膜厚儀 FT150 / FT160測量基板中超薄鍍鎳鈀金Ni / Pd / Au層的厚度

新聞提供:科邁斯集團發表日:2020/02/26
關鍵字: 問題提問

FT150 / FT160測量基板中超薄鍍鎳鈀金Ni / Pd / Au層的厚度

圖片

FT150 / FT160測量基板中
超薄鍍鎳鈀金Ni / Pd / Au層的厚度

因為晶片功能持續增加但體績持續縮小,PCB上必須增加更多晶片,電子封裝技術也發展出各種封裝技術及方法,能同一基板上增加積體電路(IC)的數量及種類, 達到線路密集多功化之需求,應用晶片尺寸封裝技術(Chip Size Package CSP)、多晶片組件(Multi-Chip Module MCM)及系統級封裝技術(System in a package SiP)便相繼發展出來,以因應需求,而對於後續訊號傳輸除了焊錫(Solder)也會有打金線(Wire Bond)需求, 在焊錫前的前處理就會在板上利用各種前處理法讓整個連接完整穩定,常用鎳金Cu/Ni/Au,鎳鈀金Cu/Ni/Pd/Au,鎳鈀Cu/Ni/Pd,其中化學鎳鈀金ENEPIG,Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold 有表面平整,鋒裝後可靠度佳不腐蝕,焊點可靠度佳, 可多次回焊,有效隔絕電子遷移…但要有這些優點都架構在每層鍍層厚度都有良好控制之下, 那麼如何對這些極薄的貴金屬鍍層進行無損化分析及質量管控呢?

 

由於極薄鍍層所發出的熒光X射線強度造成乾擾,因此必須配備聚光型光學系統及高靈敏度半導體檢測器的組合以提高薄鍍層產品熒光的檢測日立高科技FT150及最新FT160,擁有新型聚光型光學系和升級後Vortex®檢測器的FT150及FT 160系列面世了,它能幫助用戶實現更高效的測量,以下測試樣品Au只有0.013μm(13nm),Pd只有0.012μm(12nm),這種超薄金屬厚度一般膜厚儀完全無法測試,只能使用FT150 / FT160系列。

 

在本資料中,介紹了使用FT150/FT160對微小範圍的內層銅基板上鍍鎳的鎳鈀金超薄鍍層的半導體接插件進行儀器測量性能評估。同時,使用FT150/FT160也對先前的FT9500X系列進行了能力比對。 

 

 

 

 超薄Au/Pd/Ni三層鍍層厚度測定案例

 

■測量條件及標準物質

  測量條件① 測量條件②

標準物質薄膜標準物質Au 0.049 μm,
Pd 0.038 μm,
Ni 1.07 μm,
Cu基板

裝置 FT150 FT150
管電壓 (DIHP) (DIHP)
光束直徑 30 μm φ 30 μm φ
一次濾波器 Al1500
測量時間 50秒 50秒
測量方法 薄膜FP法 薄膜FP法
分析線

Pd Lα
Ni Kα
Cu Kα

Au Lα 
(※)擁有相當於Mo Kα的能量在一次X射線中包涵了90%強度的直徑。

 

■測量樣品
日立高新技術科學Hitachi High-tech Science薄膜標準物質,相當於Au 0.013μm, Pd 0.012 μm, Ni 0.5 μm(Ni 0.496μm或0.469μm)重疊在Cu板上時, Au/Pd/Ni/Cu導線對接口樣品的2點作為評價用樣品測量。
  

 

FT150採用了新型聚光光學系和升級後的Vortex檢測器,FT150比起以往機種FT9500X 可得到高強度的螢光X射線

因此,如果比較FT150和FT9500X在同一測量時間內的重複性,FT150的測量偏差更小,更可實現高效高精準度的測量。

 

■與以往機種的能譜比較

將同一種樣品的大約同一個位置,用FT150測定的能譜與以往機種FT9500X測定的能譜相比。FT150測量出的Au及Pd 形成一個大的波峰,實現了更高精準度的測量。

測量同一樣品時的能譜比較

■各測量樣品的10次反覆測量結果

對各測量樣品進行反覆測量,關於Au、Pd、Ni,與以往機種FT9500X作比較。

表2 標準物質30次反覆測量結果

  FT9500X FT150
平均值 標準偏差 RSD% 平均值 標準偏差 RSD%
Au(μm) 0.0129 0.00040 3.1% 0.0131 0.00016 1.3%
Pd(μm) 0.0118 0.00031 2.6% 0.0111 0.00019 1.7%
Ni(μm) 0.4940 0.00116 0.2% 0.4676 0.00047 0.1%

 

表3 導線對介面樣品的10次重複性測量結果

  FT9500X FT150
平均值 標準偏差 RSD% 平均值 標準偏差 RSD%
Au(μm) 0.0129 0.00040 3.1% 0.0131 0.00016 1.3%
Pd(μm) 0.0118 0.00031 2.6% 0.0111 0.00019 1.7%
Ni(μm) 0.4940 0.00116 0.2% 0.4676 0.00047 0.1%

 

 ※以上只有測量案例,並不能保證兩裝置的性能。

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