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应用案例

OLS4100激光共聚焦显微镜在PCB行业中的应用

背景

随着电子产品变得越来越小,越来越复杂,小型柔性电路板的需求不断的增长。制造柔性电路板,是先把一个或者多个铜箔层连接到电介质树脂基片,然后腐蚀铜箔,来创建所需要的导线图案。在应用到基板之前,要先把铜表面做粗糙化处理,这样才能促进它的粘附。如果铜箔表面的粗糙度不够,就使得树脂在生产过程中不够牢固,然后导致电子设备的缺陷和故障。因此,铜箔的粗糙度必须仔细测量。

什么是激光共聚焦扫描显微镜?

奥林巴斯3D 测量激光显微镜广泛应用于PCB行业的应用,它在激光显微领域树立了全新的标准。现在,为满足测量精度不断提高和测量范围日益扩大的需求,不但可以非接触测量,高分辨率观察,高精度测量,而且可以拍摄到更高画质的影像,大大突破了激光显微镜的界限,同一视野内获得高度信息、彩色信息,而且不需要前处理、准备样品,不需要专业的人员,谁都可以使用。

激光共聚焦显微镜的优势:

激光扫描共焦显微镜(LEXT OLS4100):该设备具有超高水平及Z轴分辨率(0.12µm和0.01µm),能够在完成三维实时观察的同时,进行线宽、台阶、线面粗糙度、体积及规则几何图形的测量。

 

重复性

平面:XY

高度:Z

20x3σn-1=0.1μm

50x3σn-1=0.04μm

100x3σn-1=0.02μm

20x:σn-1=0.040μm

50x:σn-1=0.012μm

100x:σn-1=0.012μm

准确度

平面:XY

高度:Z

测量值±2%以内

0.2L/100um以下 L=測定長um

只有“重复性”就能保证准确测量吗?

同一类产品当中,奥林巴斯激光共聚焦显微镜是第一个成功保证《准确度》和《重复性》的,在相同测量条件下,对同一被测量物,连续进行多次测量,所得结果之间都处于一致性;测量结果与被测量真值之间保存一致的程度。

激光共聚焦显微镜7种测量功能及其精度保证

更精准的粗糙度测量
表面粗糙度是指 物体表面光滑还是粗糙等多种现凹凸的形式。
表面粗糙度是由无数微小凹凸点组成,有些人工造的自然形。 糙度是由无数微小凹凸点组成,有些人工造的自然形。 糙度是由无数微小凹凸点组成,有些人工造的自然形。
由不同级别的凹凸组成。
测量粗糙度,需要根据波长分解成几个部。
表面粗糙度的测量方法 
表面粗糙度测量方法大致可分为接触式和非两类。中最常用 表面粗糙度测量方法大致可分为接触式和非两类。
接触式测量中最常用的是触针法,选用测量仪器为便携式粗糙度测试仪:非接触式测量中最常用的是聚焦法,也称光学探针选用测量仪器为 3D 激光显微镜, 也就是本文推荐的 也就是本文推荐的OLS4100 3D 激光显微镜。
1、接触式测量 —— 探针式
2、非接触式测量 —— 光学式

 

 

接触式

                         非接触式

干涉仪

检出焦点式(共聚焦式)

 

 

 

优点

可以检出各种形状

因为是非接触式,不给试样留痕迹,而且柔性材质也可以检测

ISO/JIS

低倍物镜也有较高高度分辨率

较高高度分辨率

NA物镜有较高水平分辨率

缺点

给试样留痕迹

水平方向测量范围较窄

探针尺寸的影响

倾斜度较大试样,较难测

高度方向分辨率有限

测量速度较慢

对振动敏感

而接触式粗糙度仪 OLS4100激光显微镜无论在观察、分析方便程度上,OLS4100 3D 显微镜更胜一筹!

 

 

 

接触式粗糙度仪

激光显微镜

 

 

 

观察

没有观察功能

有观察功能

分析

符合ISO标准,比较普及

线粗糙度测量

连续性长尺寸测量

探针半径为2um,不能检测更细微的凹凸

ISO标准为基准

线粗糙度/面粗糙度测量

拼图可实现长尺寸测量

激光光斑直径为0.4um可以检测细微凹凸

方便程度

因为是接触式,留下刮痕

因为是接触式,

如果表面柔软,不能测

因为接触式,表面有粘性或弹性,不能测

因为是单轴,难以定位

因为非接触,不伤害样品

因为非接触,不受表面状态影响

容易定位

 

案例一、铜配线的宽度,高度,断面面积更精准的粗糙度测量

表面粗糙度是指物体表面光滑还是粗糙等多种表现凹凸的形式。

表面粗糙度是由无数微小凹凸点组成,有些是人工造成的,有的是自然形成。

由不同级别的凹凸组成。

测量粗糙度,需要根据波长分解成几个部分。 

3D OLS4100激光共聚焦显微镜在PCB行业的部分应用案例

案例一、铜配线的宽度、高度、断面面积

随着印刷基板的铜配线向微细化发展,电阻值的管理变得非常重要。PCB的铜配线部断面面积测量是管理电阻值的方法之一。LSM与以往的画像测量器不同,不仅能进行线宽测量,还能正确测量高度信息和断面面积。

 

案例二、印刷基板绝缘层的粗糙度分析

为了确保作为PCB导体的铜配线和绝缘层的紧密接触性,紧密接触面必须有一定程度的粗糙。另一方面,为了控制传送损失,这个粗糙度以略小为宜。然后,这样做的话很容易蚀刻,pattern边缘的完成精度也有所提高。为了实现这样稳定的高速传送,绝缘层的粗糙度管理是很重要的。

结论

本文借助LEXT OLS4000激光显微镜对PCB制作流程中不同工序处理后的芯板进行测量研究,得到了良好的表面形貌数据。与传统的光学显微镜相比较,具备分辨率较高、清晰度较好,可实现大面积全貌分析,图像连贯性好,可观察三维形貌、能够快速获取样品表面的三维形貌信息等诸多优点。随着产品质量的要求和精密加工技术的提高,表面粗糙度已进入纳米时代,因而,3D激光显微镜在PCB表面粗糙度测量领域的应用必将成为主流方向。

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