X射线荧光光谱分析在印制电路板中的应用-电子发烧友网

摘要

化学镀金是印制电路板制作过程中较为常见的表面处理方式，金缸中金浓度的稳定性为关键控制参数和指标，从而能严格控制产品镀金厚度，达到稳定生产品质并降低生产成本的目的。本文介绍X射线荧光光谱分析(X Ray Fluorescence，简称XRF)在测定印制电路板化学镀金工序金缸中镍金含量的应用。

一、前言

X射线荧光光谱分析(X Ray Fluorescence，简称XRF)是一种发展较快的重金属测定技术。当X射线照射到需要测定的物质上时，被照射物质的原子核外电子会被激发，产生二次X射线(X射线荧光)。由于元素不同，其能量或波长是不同的，根据待测元素X荧光的能量或波长可进行定性分析，根据待测元素的X荧光强度可进行定量分析。

X射线荧光分析部分主要构成部分是：X射线管、激发X射线管工作的高压电源、X荧光接收器、信号处理电路、X荧光定性定量分析软件包。X荧光分析的基本过程如下：X射线管发出X射线激发样品, 使电镀液中各个元素的原子中的核外电子(特别是K层电子)受激发而放出，并且在原来位置产生一个空穴，此时外层电子(特别是L层电子)就会填充这个空穴位置，多余的能量就以特征X射线的形式放出(图1),这些特征X射线进入探测器产生脉冲信号, 经过前置放大器送入脉冲谱仪放大器, 经脉冲谱仪放大器的放大与脉冲成形, 送入ADC 转换器,ADC将模拟信号转换成数字量, 送入计算机接口, 软件通过控制接口电路来进行脉冲谱数据的采集与控制。 X 荧光分析软件通过对各种特征X射线能量的分析,得到定性的结果,也即知道样品含有何种元素,再通过对特征X射线的强度计算与分析,最终完成样品中各成分的浓度分析。

图1 X射线照射被测量物质产生X射线荧光

二、背景

化学镀金层外观为金黄色，具有较低的接触电阻、导电性能良好、易于焊接、耐腐蚀性强等优点，是印制电路制作工艺中常见的表面处理方式。化学镀金工艺要获得良好的沉金质量，必须管控好金层的厚度，金层太薄不能满足客户品质要求，太厚则浪费大量昂贵的金盐，导致生产成本居高不下。因此化金槽液除了将温度，pH等工艺参数管控在工艺范围之内，还必须将金、镍离子等浓度控制在一定范围之内。

化学镀金在连续生产过程中，金的浓度变化较快，为了将金、镍离子等浓度管控在工艺管控范围内，当前主要依靠化验室人工取样，采用原子吸收光谱仪或ICP等离子发射光光谱，样品人工取决，稀释100倍后进行定量分析，通常人工稀释时，会造成一定的稀释误差，有可能导致人为误差较大。并且原子吸收光谱仪或ICP等离子发射光光谱仪需为专业人员进行操作及维护保养。每天仅分析一次，再根据分析加药进行镀金药水补加及调整。通常每天仅分析一次，这样仍然难以控制金浓度的较大波动，导致产品镀金层品质出现波动，金盐成本增加。

能量色散型X荧光光谱仪，通过标样准确校准后，可保持较高的分析准确度及可靠性，具有无损、快速的特点，很适合现场快速分析动管控的特点。