Schichtdickenbestimmung von OSP

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
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.
Schickdickenmessung von OSP- Beschichtungen mit dem Reflexionsmesseinsatz mit variablem Winkel
Referenz Nr.: UV_PLUS_01_10_d I 04/2010 | AK
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Durchführung
Die Messungen wurden mit einem Winkel von 30° und unter Einstellung der folgenden Parameter
durchgeführt:
Bezeichnung
Schichtdickenbestimmung Messmodus
Anzeige
Reflexion / Remission
Bereich
190 - 1100nm
Korrektur
Referenz
Schrittweite
1nm
Spalt
4nm
Geschwindigkeit
10nm/s
Lampenwechsel
320nm
Einfallswinkel
30°
Registrieren
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.
Schickdickenmessung von OSP- Beschichtungen mit dem Reflexionsmesseinsatz mit variablem Winkel
Referenz Nr.: UV_PLUS_01_10_d I 04/2010 | AK
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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
Schickdickenmessung von OSP- Beschichtungen mit dem Reflexionsmesseinsatz mit variablem Winkel
Referenz Nr.: UV_PLUS_01_10_d I 04/2010 | AK
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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 OSPBeschichtungen insbesondere in der Prozessüberwachung und Qualitätskontrolle ermöglicht.
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Schickdickenmessung von OSP- Beschichtungen mit dem Reflexionsmesseinsatz mit variablem Winkel
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