X-RAY镀层测厚仪检测原理及特性

X-射线镀层测厚仪/X-RAY膜厚仪原理及测量特性

 X-RAY镀层测厚仪检测原理及特性

 可测量电镀、蒸镀、离子镀等各种金属镀层的厚度

 可通过CCD 摄像机来观察及选择任意的微小面积以进行微小面积镀层厚度的测量，避免直接接触或破坏

被测物。

◆ 薄膜FP 法软件是标准配置，可同时对多层镀层及合金镀层厚度和成分进行测量。此外，也适用于无铅焊

锡的应用。

◆ 备有250 种以上的镀层厚度测量和成分分析时所需的标准样品。

● 荧光X-射线仪器的测量原理

物质经X 射线或粒子射线照射后，由于吸收多余的能量而变成不稳定的状态。从不稳定状态要回到稳定

状态，此物质必需将多余的能量释放出来，而此时是以荧光或光的形态被释放出来。荧光X 射线镀层厚度测

量仪或成分分析仪的原理就是测量这被释放出来的荧光的能量及强度，来进行定性和定量分析。

照射X 射线 镀层的荧光X 射线

● 镀层厚度的测量方法

镀层厚度的测量方法可分为标准曲线法和FP 法（理论演算方法） 底材的荧光X 射线

2 种。标准曲线法是测量已知厚度或组成的标准样品，根据荧光

X 射线的能量和强度及相应镀层厚度的对应关系，来得到标准曲线。

之后以此标准曲线来测量未知样品，以得到镀层厚度或组成比率。

FP 法即是Fundamental Parameter Method 的简称。即基本参

数法。

① 标准曲线法 镀层厚度的测量

如图所示，经X 射线照射后，镀层和底材都会各自产生荧光X 射线，我们必须对这2 种荧光X 射线

能够辨别，方能进行镀层厚度的测量。也就是说，镀层和底材所含有的元素必需是不*相同的。这是测

量镀层厚度的先决条件。

对某种金属镀层样品进行测量时，基于镀层厚度、状态的不同，所产生的荧光X 射线的强度也不一

样。

镀层厚度测量时，可采用2 种不同方法，1 种是注重镀层中的元素所产生的荧光X 射线强度，称为激

发法。另1 种是注重底材中的元素所产生的荧光X 射线强度，称为吸收法。这2 种方法的应用必需根据

镀层和底材的不同组合来区分使用。

镀层厚度测量时，测量已知厚度的标准样品而得到其厚度及产生的荧光X 射线强度之间的关系，并

做出标准曲线。然后再测量未知样品的荧光X 射线强度，得到其镀层厚度。但是需注意的是，荧光X 射

线法是从得到的荧光X 射线的强度来求得单位面积的元素附着量，再除以元素的密度来算出其厚度。所

以，对于含有杂质或多孔质蒸镀层等与纯物质不同密度的样品，需要进行修正。

② 薄膜FP 法

采用薄膜FP 法，只需要比标准曲线法更少的标准样品，就能简单迅速地得到定量的结果。

如果样品均匀，所使用分析线的强度就可用样品的成分和基本参数的函数来表示。换句话说，从任意

组成的样品所产生的分析线强度，都可以从这基本参数来计算出，所以我们称这种方法为基本参数法。

如果荧光X 射线产生的深度当做限大来考虑，这方法就适用于块体样品；如果将荧光X 射线产生的

深度当做非常小的值（临界厚度以下）来考虑，这方法就可以适用于薄膜样品。

如上所述，FP 法的zui大特征是可对块体样品进行成分分析到薄膜样品的成分与厚度同时进行分析与测量。

● 仪器系统结构

① 测量部分的结构

用于照射（激发）的X 射线是采用由上往下照射方式，用准直器来确定X 射线的光束大小。

样品的观察是利用与照射用的X 射线同轴的CCD 摄像机所摄制的图像来确定想要测量的样品位置。标

准配备了多种尺寸的准直器可根据需要调整照射X 射线的光束大小来决定测量面积，zui小可测量面积是

40umф。

② X 射线操作部分（X-ray station）

Excel 和Word 是标准配置，利用这些软件，我们可以简单快速地进行测量数据的统计处理及测量结果报告

书的编辑和打印。

● 仪器规格及参数

X 射线管

油冷式超微细对焦点X 射线管

靶材：钨（W）、铝（AL）、钼（MO）

管电压：0~50kv

管电流：0.1mA

照射方式 由上往下垂直照射方式

检测器 正比例计数管（PC）

仪器校正 密度校正，标准样品校正

检测滤片 Co片，Ni 片可选

固定型或自动型

固定型：可选0.1，0.2，0.3，0.4，0.1x0.4mm

自动型：0.1，0.2，0.3，0.4，0.05x0.4mm

准直器

焦点距离 11mm

对焦方式 雷射自动对焦

样品对位 雷射点对位

输入电压 AC220V

温度控制 前置放大及主机温度控制

工作温度 室温（22~25℃）

真空样品室

排气所需时间

没有

可测量元素范围 钛（Ti）—铀（U）

可测量厚度范围 原子序：22-25,0.1-0.8um 26-40,0.05-35um 43-52,0.05-100um 72-82,0.05-5um

测量时间 10~30s

操作介面 Windows XP

．自动做标准曲线功能

．多点标准曲线

标准曲线

．标准曲线的曲线表示

．常规测量（自动测量功能）

．设定输出方式功能

．确认测量位置功能

．自动测量条件设定（管电流,1 次及2 次滤波器，ROI，NF 滤波器设定）

测量功能

．薄膜FP 法软件

．测量位置的（X、Y、Z）

．用滑鼠在画面上输入

．同一式样的重复测量功能

．确认测量位置功能（图示）

．原点的设定功能（可记忆每个档案的原点）

．保存原点的影像功能

自动测量功能

．原点的补正功能（位置滑动角度补正功能）

．底材补正

．已知样品补正

补正功能

．自已输入补正（密度补正）

．KLM 标示

．ROI 设定数：50

．能谱表示功能

．能谱比较标示功能（2 段标示.重叠对照标示.扣除标示）

．坐标尺寸设定功能（强度、能量）

定性分析功能

．能谱，样品画面的保存功能

．统计数值的表示：平均值，标准偏差，Cp,Cpk，zui大值，zui小值，数值范围

．数据的群组分类功能

．*数据的抽出功能

．X 管理图

．X-R 管理图

．直方柱状图

数据处理系统

．等高线，俯视图表示

．画面拷贝功能

．样品台坐标标示功能

．仪器维修调整功能

其他功能

．检测报告的自动做成

．X 射线电源的钥匙开关

安全功能 ．测量中样品台门扇锁闭功能

产品应用

产业 产品 应用例

IC 封装 导线架，BGA，BCC，

Flip-Chip,散热片

Sn-Pb/xx,Ag/xx,Au/Ni/xx,Au/Ni-P/xx,Ni-P/xx,Cr/xx,Sn/xx,

Au/Pd/Ni/Cu.Solder Bump…

导线架 导线架 Ag/xx

PCB

FPC

BGA,TBGA,TAB Sn-Pb/xx,Au/Ni/xx,Au/Ni-P/xx,Sn/xx…

含溴的双层PCB

端子工业 连接器 Sn-Pb/xx, Au/Ni/Cu, Ni-P/xx ﹡), Ag/xx, Ni/Cu…

被动元件 晶片电阻，电容，电感，

热敏电阻

Sn-Pb/Ni/xx,Sn/Ni/xx,Au/Ni/xx…

螺丝工业 螺丝 Zn/xx, Ni/xx, Cu/xx…

电镀线 电镀液分析

其他工业 探针，马达，石英振动

器，电线电缆，装饰品

Au/Ni/xx, Rh/xx, Cr/xx, Sn-Pb/xx

应用实例图示

(1)单镀层：Ag/xx (2)合金镀层：Sn-Pb/xx (3)双镀层：Au/Ni/xx

Ag Sn-Pb Au

底材 底材 Ni

底材

(4)合金镀层：Sn-Bi/xx (5)三镀层：Au/Pd/Ni/xx (6)化学镀层：Ni-P/xx

Sn-Bi Au Ni-P

底材 Pd 底材

Ni

底材