BlackPad概述
目前,ENIG表面处理方式被广泛应用,其中金属Ni层主要以NiP成分为主导。在生产过程中,镍层易发生腐蚀现象,通常被称为blackpad。退金后的Black pad可能表现为晶格线间的暗色线条(如下图A所示)及晶格上的小黑点(如下图B所示)。
SEM技术分析BlackPad的利弊
为了对材料失效进行深入的分析和研究,常常会采用Dual Beam FIB-SEM技术,该技术包括透射电镜(TEM)样品制备、材料微观截面观察、样品微观刻蚀与沉积以及材料三维图像分析等。在生产监控和分析过程中,浇灌金相研磨后利用SEM进行观察是一种常用的直接手段。该方法尤其适用于对blackpad较为严重的样品进行分析。
优劣评述:该方法成本相对较低,耗时较短。但由于镍层较为柔软,对金相切片的研磨要求较高,若研磨不当,可能难以观察到问题所在。它不能完全满足高要求的微小分析。
以下是一组较为严重的blackpad图例:
有时通过切片研磨后,使用SEM难以捕捉到问题点。
FIB技术剖析Black Pad小瑕疵
样品预处理阶段主要是去除ENIG金层,并在样品表面喷涂导电层(如Au、Pt或W,厚度约80nm),以便于SEM成像。
分析步骤一:将预处理好的样品置于机台上,首先使用SEM进行Pad整体观察,图像如下:
分析步骤二:在SEM高倍率下,对观测的检测Pad进行细致检测,定位到具体的检测部位,如图所示:
分析步骤三:确定测试位置后,利用FIB技术对缺陷点进行离子切割。
离子切割过程详解:通过在液态金属离子源中施加电场,可以在液态镓中产生微小的尖端。加上负电场的牵引作用,输出镓离子束。在工作电压下,通过电透镜聚焦,并利用可变孔径光阑调整离子束尺寸。随后,极小的离子束斑以微小的碰撞实现切割。尽管金属镍层较为柔软,但此方法能有效处理不影响缺陷点形成的切割任务。
切割后的效果图如下:
分析步骤四:对离子切割后的缺陷点在高倍率SEM下进行仔细观察。(由于FIB切割出的刀口较小,观察时需调整适当角度)图像如下:
分析步骤五:进一步对缺陷点进行高倍率SEM观察和数据分析确认。图像如下:
综合上述观察,高倍率SEM证实了镍层中小黑点处存在明显的镍腐蚀现象。