FIB技术在印刷线路板PCB失效分析的应用

聚焦离子束(FIB)与扫描电子显微镜(SEM)耦合成为FIB-SEM双束系统后，通过结合相应的气体沉积装置，纳米操纵仪，各种探测器及可控的样品台等附件成为一个集微区成像、加工、分析、操纵于一体的分析仪器。其应用范围也已经从半导体行业拓展至材料科学、生命科学和地质学等众多领域。为方便客户对材料进行深入的失效分析及研究，金鉴实验室现推出Dual Beam FIB-SEM业务，并介绍Dual Beam FIB-SEM在材料科学领域的一些典型应用，包括透射电镜( TEM)样品制备，材料微观截面截取与观察、样品微观刻蚀与沉积以及材料三维成像及分析等。

FIB在PCB也有着广泛的用途，如电镀层可靠性测试，化镍金/镍钯金等镀层厚度测，OSP膜后镀的测量等。金鉴实验室具有2台FIB，3台场发射电镜，可为PCB提供FIB-SEM方面测试服务。

1、 电镀层失效分析

HDI或多层通孔板经过冷热循环、回流焊、热油等可靠性测试后经常会有“盲孔脱垫”、“ICD”等失效现象，通过普通切片往往难以观察到铜层间的细微裂纹、空洞、异物等现象，对品质异常追踪也难以找到根源。FIB-SEM可以无损观察到盲孔镀层底部状况，多层板内层铜连接处，结合EDS等手段可对失效区域针对性分析，从而找出失效的根源。

2、 化镍金/镍钯金等镀层测试

化镍金/镍钯金具有表面非常平整，可焊性极佳，镀层均匀性好等优点广泛用于PCB表面处理。但黑盘导致的可焊性问题也时常发生。常规分析化镍金黑盘一般采用切片法观察镍层截面形貌判定腐蚀等级，或者将剥金后观察镍层腐蚀程度，两种分析手段往往比较片面。使用FIB-SEM可以无损观察判定镍腐蚀等级，同时可以准确测量各镀层厚度是否在规定范围，下图为金鉴实验室为某客户测试镍钯金镀层厚度案例，Au层只有50nm左右也能准确测量。

3、 OSP膜厚度测量

OSP是PCB应用最为广泛的完成表面处理工艺，可焊性不良时有发生，OSP厚度不足往往会影响产品的可焊性，在分析OSP厚度最常用是采用溶解后UV分光光度计定量测试样品平均的OSP厚度，但可焊性不良往往不是整个样品都有问题，从膜厚测试往往得不出结论。下图示金鉴实验室某客户样品使用UV方法测试OSP膜达到0.3-0.5μm的要求，但使用FIB-SEM测试发现其膜厚非常不均匀，最薄处甚至不到0.1μm，具有非常大的品质风险。

审核编辑：汤梓红