Mit RFA-Technologie zuverlässig gemäß IPC-4556 produzieren

IPC-4556 ist die maßgebliche Spezifikation für die Beschichtung von Leiterplatten mit ENEPIG (chemisch Nickel/chemisch Palladium/Tauchgold) . Diese im Januar 2013 veröffentlichte IPC-Spezifikation enthält detaillierte Richtlinien für die Herstellung einer zuverlässigen Leiterplattenbeschichtung, die optimale Bedingungen für eine hohe Lagerbeständigkeit, gute Lötbarkeit und verlässliche Bondungen aus Gold-, Kupfer- oder Aluminiumdraht bietet.

Die Spezifikation beschreibt eine Reihe von Parametern für die Oberflächenbeschichtung von Leiterplatten, die mit Blick auf eine zuverlässige Funktion der Verbindungen entwickelt wurden. Diese betreffen z. B. Referenzen für visuelle Prüfungen, die Haftfähigkeit, Lötbarkeit, Reinheit und elektrolytische Korrosion. Die Spezifikation geht vor allem sehr ausführlich auf die für die Nickel-, Palladium- und Goldschicht geltenden Dickenbereiche ein. Entscheidend ist hierbei, dass die Palladiumschicht dick genug ist, um die Diffusion des Nickels in die Goldschicht möglichst lange zu verzögern und damit eine Hyper-Korrosion der Chemisch-Nickel-Schicht zu verhindern. (Hyper-Korrosion führt zu unzuverlässigen Lötverbindungen). Im Gegensatz dazu kann eine zu dicke Palladiumschicht dazu führen, dass die Lötverbindung spröde wird und irgendwann versagt. Die Goldschicht wird benötigt, um die Palladiumschicht vor einer Kontamination zu schützen, die sich nachteilig auf das Drahtbonden oder Löten auswirken kann. Es ist jedoch zu beachten, dass die Goldschicht dicker sein muss als in der Spezifikation vorgegeben.

Leiterplattenhersteller, die die Vorgaben der Spezifikation beachten, können Produkte fertigen, die eine Lagerbeständigkeit von mindestens zwölf Monaten gemäß IPC-Klasse 3 aufweisen.

Messung der Schichtdicke

Laut der Spezifikation IPC-4556 muss sie Schichtdicke mit Hilfe der Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) gemessen werden. Auf Grundlage der intensiven Tests mit RFA-Technologie, die im Rahmen der Erstellung der Spezifikation durchgeführt wurden, hat das Institute for Printed Circuits (IPC) umfangreiche und detaillierte Kriterien für den Messvorgang zusammengestellt, unter anderem Richtlinien für das Setup der Messtechnik, die Erstellung der Messprotokolle und das richtige Kalibrieren.

Um sicherzustellen, dass die Schichtdickenmessungen mit der geforderten Genauigkeit und Zuverlässigkeit erfolgen, sind bei der Anwendung von RFA-Geräten eine Reihe von Faktoren zu beachten, wie zum Beispiel:

Die Größe der Proben

Die Schichtdicke ist abhängig von der Größe der beschichteten Fläche. Kleinere Strukturen führen zu einer größeren Schichtdicke. Daher ist es für die Messung wichtig, dass für die Messung bei der Produktion und für die Kalibrierung die gleiche Kontaktflächengröße gewählt wird.

Kalibrierstandards

Das IPC empfiehlt die Verwendung von auf nationale Standards rückführbare Kalibrierstandards mit Dicken, die mit den von den Analysegeräten in der Produktion gemessenen Proben übereinstimmen. Es sollte eine Messsystemanalyse (Gauge R & R) oder eine vergleichbare statistische Methode durchgeführt werden. Außerdem sollten die Kalibrierstandards in regelmäßigen Abständen überprüft werden.  

Die Software des RFA-Gerätes

Viele RFA-Geräte arbeiten mit einer Software zur Hintergrundkorrektur, mit der die von dem Substrat ausgehende Hintergrundstreuung, die zu falschen Messergebnissen führen kann, ausgeblendet wird. Möglicherweise muss diese Funktion erst aktiviert werden. Dies muss der Anwender zunächst überprüfen und gegebenenfalls entsprechend umstellen.

Deteltortyp

Der Detektor muss in der Lage sein, dünne Beschichtungen aus bis zu drei Lagen zu messen. Halbleiterdetektoren (SSD) bieten eine bessere Auflösung als Proportionalzähler. Bei ersteren muss man jedoch je nach Alter und Leistungsfähigkeit des RFA-Gerätes eine längere Messzeit in Kauf nehmen.

Die IPC-4556 bietet wichtige Richtlinien für die Herstellung von ENEPIG-Beschichtungen in hoher Qualität und mit einer vorhersagbaren und wiederholbaren Lagerbeständigkeit. Eine genaue Schichtmessung mit RFA-Technologie erfordert jedoch auf jeden Fall einen sorgfältigen Umgang mit den Geräten und Kenntnis darüber, wie die Technik und die Software funktionieren und welche Kalibriermethode angewendet werden muss. Eine Ausfertigung der kompletten Spezifikation können Sie hier direkt beim Institute for Printed Circuits (IPC) anfordern.

Hitachi High-Tech ist Mitglied im Institute for Printed Circuits. Wir empfehlen Leiterplattenherstellern zur Qualitätssicherung, insbesondere beim Einsatz von RFA-Technologie, nach diesen Spezifikationen zu verfahren. Bei den von uns entwickelten RFA-Geräten können Sie sich darauf verlassen, dass sie mit dem schnellen Fortschritt in der Leiterplattentechnologie Schritt halten können und Sie dabei unterstützen, zuverlässig eine gleichbleibend hohe Qualität Ihrer Produktion zu erzielen. 

Erfahren Sie mehr über unsere Schichtdickenanalysegeräte für den Elektronikbereich:

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