善用螢光顯微鏡 提升印刷電路板品質
2023.06.13
作者:工業應用部 陳維邦 編輯:林任遠
5G時代的印刷電路板(PCB)設計複雜度大幅增加,出現更細的導線、更密集的連接焊盤,對製作完善程度的要求也更加嚴格。更精密複雜的設計中,電流阻抗稍有意外就可能導致訊號異常。為了滿足5G應用的高頻訊號需求,印刷電路板的跡線需要均勻光滑,以免高頻電流下的集膚效應導致意外的電阻產生。因此需要確保印刷電路板的銅面勻稱滑順。此時,經常在生物學研究中發揮功能的螢光顯微鏡也能提供重要的檢測影像。
1.觀察銅箔或電路板上殘鈀、殘銅
一般螢光顯微影像是利用螢光「短波激發長波」原理,針對能發生螢光反應的有機物進行觀察。在電子工業尋找電路板鍍膜上之殘鈀、殘銅時,則利用UV波段螢光濾片高能量激發光特性(無須螢光染劑)激發螢光。
不同於有機分子,金屬部分在紫外線照射下會呈現深淺不一的黑色,合成有機物區則會出現螢光反應。若留有殘鈀或殘銅,就會呈現樹枝狀分裂的黑色影像,這種影像特徵便可協助判斷產品優劣。
2.螢光顯微鏡可用於觀察銅箔基板鍍膜厚度及銅箔是否完整
銅箔是印刷電路板基礎材料,包覆在紙質或有機合成物基板兩側。銅箔除了須承受印刷電路板製造時之機械加工強度並具有電器絕緣性能,依印刷電路板的不同功能,還需具備良好之散熱能力、抗化學藥品性、耐高溫與其他特殊性能。若銅箔並未平順完整,將可能導致多餘電阻,導致訊號傳輸不良。利用金屬與有機物對紫外線的反應差異,螢光顯微鏡可用於觀察銅箔的製作品質:
左圖:在可見光下檢視乾膜,無法判斷黑點是銅箔氧化或乾膜殘留
右圖:在紫外光照射下,有機材質的螢光反應被激發,乾膜呈現紫色,銅箔基板呈現黑色。可清楚對比出氧化或乾膜殘留,並判斷鍍膜是否良好或擴散。
在螢光顯微鏡下,便能發現一般光學顯微鏡無法呈現的銅箔瑕疵(紅圈標記處)。透過不同的顯微技術交互參照,發揮各自特點,可以辨別細微瑕疵,精進印刷電路板製作工藝。