Applikationsfeld / Industriezweig:

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1 Applikationsfeld / Industriezweig: Chemie / Polymerindustrie Elektronik Energie Ernährung / Landwirtschaft Geologie / Bergbau Halbleiter-Technologie Klinische Chemie / Medizin / Hygiene / Gesundheitswesen Kosmetik Materialanalyse Metallurgie / Galvanik Pharmazie Raffinerien / Petrochemie Umwelt / Wasser /Abfall Andere

2 Schichtdickenbestimmung von OSP- Beschichtungen mit dem Reflexionsmesseinsatz mit variablem Winkel Einleitung Die OSP- (organische Schutzschichtpassivierung) ist ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, welches in der Leiterplattenbranche eingesetzt wird um exponierte Kupferoberflächen und Elemente, vor der Montierung von elektronischen Bauelementen, vor Oxidation zu schützen. Desweiteren sorgt die OSP- Oberflächenbeschichtung für eine ausgezeichnete Lötbarkeit und Lötverbindungs- Festigkeit. Die Schichtdicke dieser OSP- Beschichtung muss innerhalb gewisser Toleranzen gehalten werden, da sonst die mechanische Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit beeinträchtigt werden. Die Bestimmung der Schichtdicke wurde an 6 OSP- beschichtete Testcoupons mit dem SPECORD 250 PLUS und dem Reflexionsmesseinsatz mit variablem Winkel durchgeführt. Abb. 1 Reflexionsmesseinsatz mit variablem Winkel Abb. 2 Interferenzmodell zur Schichtdickenbestimmung Mit dem Reflexionsmesseinsatz mit variablem Reflexionswinkel (Abb.1) lassen sich Schichtdicken von 0,1 bis 100µm fester Proben bestimmen. Hierzu werden Reflexionsmessungen mit unterschiedlichen Winkeln in einem definierten Wellenlängenbereich vorgenommen. Als Referenz dient ein hochreflektierender Spiegel. Die Berechnung der Schichtdicke erfolgte mittels Schichtdickenbestimmung der WinASPECT PLUS Software. Dazu werden die durch Reflexion von weißem Licht an Schichten entstehenden Interferenzspektren gemessen (Abb.2). Diese sind abhängig von der geometrischen Schichtdicke und dem Brechungsindex des Materials. Berechnet wird die optische Schichtdicke, welches das Produkt aus geometrischer Schichtdicke und Brechungsindex darstellt. 2/ 6

3 Durchführung Die Messungen wurden mit einem Winkel von 30 und unter Einstellung der folgenden Parameter durchgeführt: Bezeichnung Schichtdickenbestimmung Messmodus Registrieren Anzeige Reflexion / Remission Bereich nm Korrektur Referenz Schrittweite 1nm Spalt 4nm Geschwindigkeit 10nm/s Lampenwechsel 320nm Einfallswinkel 30 Durch lösen der Rändelschrauben wurde der Probentisch in die gewünschte 30 Winkelposition gebracht (Abb. 3). Mittels Druckfedern wurde anschließend der Vergleichsspiegel auf die Tischplatte geklemmt und die Referenzmessung durchgeführt (Abb. 4). Die Messung der Testcoupons erfolgte analog zur Referenzmessung. Abb. 3 Strahlengang im Reflexionsmesseinsatz (Sicht von vorn) Abb. 4 Vergleichsspiegel und Probentisch mit Druckfedern Als Material wurde Kupfer mit den angegebenen Brechzahlen (real 0,617; imaginär 2,63) bei einer Wellenlänge von 589,0nm ausgewählt. 3/ 6

4 Ergebnisse Die Proben zeigen folgende Reflexionsspektren: Abb. 5 Reflexionsspektren der OSP- beschichteten Testcoupons Legende Die folgende Tabelle 1 gibt eine Übersicht zu den geometrischen sowie zu den berechneten optischen Schichtdicken der einzelnen Proben. Tabelle 1 4/ 6

5 Auswertung Die Messungen aller 6 OSP- beschichteten Coupons ergab eine durchschnittliche Schichtdicke von 0,35µm. Diese entspricht der Schichtdicke, welche bisher nur durch ein aufwendiges Verfahren (Lösen der OSP- Schicht in HCl, anschließende photometrische Bestimmung bei 270nm und Multiplikation mit einem Faktor von 0.66) ermittelt wurde, wobei die Testcoupons verworfen wurden. Durch das hohe Auflösungsvermögen des SPECORD 250 PLUS können durch die Beschichtung der Testcoupons entstehende Interferenzspektren sehr gut dargestellt werden. Die Schichtdickenbestimmung der WinASPECT PLUS Software und das SPECORD 250 PLUS mit dem Reflexionsmesseinsatz mit variablen Winkel stellt ein geeignetes Verfahren dar, welches eine einfache, schnelle und vor allem zerstörungsfreie Bestimmung der Schichtdicke von OSP- Beschichtungen insbesondere in der Prozessüberwachung und Qualitätskontrolle ermöglicht. 5/ 6

6 Ausdruck und Weiterverwendung mit Quellenangabe gestattet Analytik Jena AG Herausgeber: Analytik Jena AG Konrad-Zuse-Straße Jena Telefon Telefax [email protected] 6/ 6