Dicke und Zusammensetzung von NiP-Schichten auf Steckkontakten oder kleinen Strukturen auf Leiterplatten

Oberflächen 10. 12. 2012
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In der Elektronikindustrie wird bei der Herstellung von Steckkontakten oft Nickel-Phosphor anstelle von Nickel als Unterschicht von Gold und als Diffusionsgrenze auf Kupfer oder Messing verwendet. Der Phosphorgehalt beeinflusst die mechanischen und magnetischen Eigenschaften der Schicht. Es ist daher nicht nur die Dicke der Schicht, sondern auch deren Zusammensetzung - und besonders der Phosphorgehalt - von Bedeutung.

Solange die Nickel-Phosphor-Schicht nicht abgedeckt ist, kann der Phosphorgehalt dieser Schicht auf Steckkontakten und kleinen Strukturen auf Leiterplatten mit Röntgenfluoreszenz direkt bestimmt werden. Vorraussetzung ist ein entsprechend hochwertiger Silizium-Drift-Detektor. Als Beispiel wurden mit Nickel-Phosphor beschichtete Stecker aus Messing (Kupfer-Zink-Legierung) gemessen (Abb. 1). Die Steckkontakte (Pins) haben einen Durchmesser von etwa 200 µm, deshalb sind die üblicherweise benutzten Kollimatoren zu groß. Ein fokussierter Röntgenstrahl einer Polykapillaroptik ist deshalb ideal zur Messung solcher Steckkontakte. Das Fischerscope® X-RAY XDV-µ® verfügt über solch eine Optik mit einer Messfleckgröße von etwa 20 µm.

Dicke und Zusammensetzung der Schicht wurden auf der Länge der Kontakte bestimmt. Die Messergebnisse für die Schichtdickenverteilung sind in Abbildung 2 als Diagramm dargestellt.

Abb. 2: Schichtdickenverteilung über eine Länge von 1,4 mm

Um die Wiederholpräzision des XDV-µ zu überprüfen, wurden mehrere Messungen an derselben Stelle der Kontakte durchgeführt. Die sehr geringen Schwankungen von Schichtdicke und Phosphorgehalt sind in Tabelle 1 dargestellt. Mit dem XDV-µ und seiner Polokapillar-Optik kann eine äußerst gute Wiederholpräzision erreicht werden, was sich in der sehr kleinen Standardabweichungen zeigt.

Mit seinem extrem kleinen Messfleck ist das Messsystem Fischerscope® X-RAY XDV-µ® sehr gut zur Bestimmung der Dicke und Zusammensetzung von Nickel-Phosphor-Schichten auf Steckkontakten oder kleinen Strukturen auf Leiterplatten geeignet.

 

Text zum Titelbild: Kontaktenden mit Analyseposition. Der kleine Kreis in der Mitte des Fadenkreuzes markiert die Messstelle

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