Röntgenfluoreszenzanalyse
Steckverbinder zerstörungsfrei untersuchen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Grundlagen der Röntgenfloureszenzanalyse
Trifft die in der Röntgenröhre des RFA-Gerätes erzeugte Röntgenstrahlung auf die zu untersuchende Probe, werden im Falle von geeigneten Anregungsenergien Elektronen aus den kernnahen Bindungsniveaus bestimmter Atomsorten herausgelöst (Ionisierung der inneren Schalen). Bild 1 zeigt, was passiert.
Ein Quant der anregenden Röntgenstrahlen (rot) entfernt ein Elektron aus der inneren K-Schale. Der entstandene unbesetzte Zustand (Lücke) wird von einem Elektron aus einer energetisch höher gelegenen Schale aufgefüllt. Die beim Übergang des Elektrons frei werdende Energie wird als Energiequant der entsprechenden Fluoreszenzstrahlung emittiert. Diese Strahlungsenergie hängt ausschließlich von der energetischen Differenz der am Übergang beteiligten elementspezifischen Schalen ab, weshalb diese als charakteristische Röntgenstrahlung bezeichnet wird, da jedes Element eindeutige Energielinien aufweist. Wird beispielsweise der unbesetzte Zustand in der K-Schale mit einem Elektron aus der L-Schale gefüllt, so liegt ein Kα-Übergang vor. Im gemessenen Röntgenemissionsspektrum liegen die Übergänge als Signale vor, deren Intensitäten unter anderem von den Übergangswahrscheinlichkeiten der entsprechenden Elektronenübergänge abhängen.
Jobangebote+ passend zum Thema
Im Folgenden werden zwei RFA-Messbeispiele an Elektronikprodukten präsentiert und diskutiert. Bei dem ersten Beispiel handelt es sich zum einen um die Vermessung der Schichtdicken von Steckkontakten einer PC-Karte, deren Endoberfläche aus chemischem Nickel-Gold besteht (Electroless Nickel Immersion Gold, ENIG). ENIG-Endoberflächen finden aufgrund ihrer guten Eigenschaften als lötfähige metallische Oberflächen eine breit gefächerte Anwendung in der Leiterplattenfertigung.
Mithilfe der Röntgenfluoreszenzanalyse können aufgrund quantitativer Messungen beispielsweise genaue Aussagen zum Phosphorgehalt in der Nickel-Phosphor-Zwischenschicht (NiP) und damit zur Haftfähigkeit der Passivierungsschicht aus Gold (Au) auf NiP gemacht werden. Zudem eignet sich die Schichtdickenanalyse mittels RFA zur Verifizierung der empfohlenen Schichtdickenwerte der einzelnen metallischen Lagen einer zuverlässig weiterverarbeitbaren ENIG-Leiterplatte. Diesbezüglich führt HTV beispielsweise auch Fehleranalysen im Hinblick auf Haftungsschwächen von elektronischen Bauteilen auf Leiterplatten durch.
Bei dem zweiten Messbeispiel handelt es sich um einen in Durchstecktechnik ausgeführten koaxialen Steckverbinder, der als Schnittstelle für Hochfrequenzanwendungen auf Leiterplatten verarbeitet wird. Dabei basiert die durchgeführte Schichtdickenbestimmung auf der Fundamental-Parameter-Methode, die präzise Messergebnisse auch ohne eine vorhergehende Kalibrierung liefert [5].
Damit sich die Messergebnisse auch sicher rückführen lassen, kann zusätzlich vor den Messungen der eigentlichen Proben eine Vergleichsmessung an einem Kalibrierstandard durchgeführt werden [11]. Durch Verschiedene Kollimatoren lassen sich die generierten Röntgenstrahlung fokussieren, um so unterschiedlich große Messbereiche untersuchen zu können. Zur Ermittlung der Analyseresultate dient ein kleiner Schlitzkollimator, der sich im Hinblick auf Messungen an runden Werkstücken oder Fine-Pitch-Lötflächen als sehr vorteilhaft erweist.
- Steckverbinder zerstörungsfrei untersuchen
- Grundlagen der Röntgenfloureszenzanalyse
- Messbeispiel Steckkontakte einer PC-Karte
- Messbeispiel koaxialer Steckverbinder
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
Cranfield University
Mit gepulster Thermografie gefälschte ICs zerstörungsfrei finden
Wärmemanagement
So bleiben Steckverbinder cool
Neuartiges Röntgenmikroskop
Hochaufgelöste 3D-Blicke ins Materialinnere
Miniatur-Steckverbinder von Omnetics
Vom Stecker auf die Platine
