一种电镀层孔隙率测量装置及测量方法与流程

本发明涉及电镀领域，具体涉及一种电镀层孔隙率测量装置及测量方法。

背景技术：

电镀是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，通过电镀使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜，从而起到防止金属氧化(如锈蚀)，提高镀件耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性及增进美观等作用。电镀得到的厚度很薄，外观光亮，且镀层更均匀，近年来得到了广泛应用。

以电镀锡为例，锡具有抗腐蚀、耐变色、无毒、易钎焊、柔软、熔点低和延展性好等优点，通过特殊的前处理工艺，在复合材料表面可以形成结合牢固、光亮、致密、均匀、连续的合金镀层。在图形电镀工序中，电镀锡层为碱性蚀刻工序提供抗蚀层，避免后续蚀刻过程中对线路图形造成攻击，能够起到保护电路板上将要形成的线路图形的作用。

镀层的孔隙是指镀层表面深入至基体金属的细小孔道，如图1所示。镀层孔隙率关系到镀层的抗蚀能力。作为防护性镀层，孔隙率是指单位面积上镀层出现孔隙的数量(一般单位为个/平方厘米)，是衡量镀层质量的重要指标。

目前测定孔隙率的方法有很多，例如浸渍法、贴滤纸法、涂膏法、电图法等，原理一般是利用某种溶液浸入孔隙直至基材(铜、铁、铝)，经过一系列反应，形成有色物质，在自然光或荧光灯下，通过直接或间接的方式观察有色斑点数目，从而计算出孔隙数(率)。但以上方法对铜基材上镀锡的场景，可能存在色斑不显著的问题，特别是对比较微小的孔隙，容易造成遗漏。

电解显像法则将被测试样作阳极，另一辅助电极作阴极，在相应的电解液中进行电解。通过电解使试样孔隙中暴露的基体金属或者中间涂层发生腐蚀，然后对试样表面出现的腐蚀点图像和腐蚀点多少进行统计分析，来评定涂层的孔隙率。但该方法要求镀层是电化学惰性的，多用于金镀层的的孔隙率检测，对锡镀层则无法应用。

置换法则是将被测试样浸入相应的试液中，利用电位较负的基体与试液中的铜离子发生置換反应，使涂层孔隙处产生置换铜斑点，然后统计试样表面的转换铜斑点数，来评定涂层的孔隙率。该方法同样存在应用范围窄以及步骤复杂的问题，难以得到有效推广。

有鉴于此，本发明开发了一种新的测量电镀层层孔隙率的装置和方法，能够实现对电镀板镀层表面的孔隙率进行有效测量。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电镀层孔隙率测量装置及测量方法，简单、有效的实现对电镀层孔隙率的测量，同时为优化工艺条件提供参考依据。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种电镀层孔隙率测量装置，所述装置包括观察相机和箱体，所述箱体内装有光源，箱体一面开有窗口，所述窗口位于相机下方。

本发明对于所述窗口的形状并不进行特殊限定，只要形状固定且面积已知的窗口均适用于本发明。为了便于后续得到规则的照片，一般选择在箱体上设置具有规则形状的窗口。

本发明所述窗口优选为方形，进一步地，所述窗口的长优选为20-80mm，例如可以是20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm或80mm等；所述窗口的宽优选为20-80mm，例如可以是20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm或80mm等。

本发明所述光源为强光源，可以在后续背光测试过程中使镀层的孔隙更好的产生漏光情况，进而有利于后续孔隙率的观测和统计。

第二方面，本发明提供了一种电镀层孔隙率测量方法，所述方法采用第一方面所述的装置进行测量，包括以下步骤：

(1)对电镀后的样品板进行蚀刻；

(2)将步骤(1)蚀刻后的样品板置于箱体中，镀层一面贴近窗口，打开光源进行背光测试，同时用相机将板面漏光情况拍成图像；

(3)统计步骤(2)所得图像上的亮点数量，计算出孔隙率。

本发明将蚀刻后电镀样品板置于箱体的窗口(观测口)进行背光测试，当镀层有孔隙缺陷时，缺陷处就因为漏光而出现明亮点，观察镀层有无漏光点数，以及漏光点数的多少，就可以评判镀层的优劣。利用相机将漏光情况拍成图像，统计漏光亮点数量，结合窗口面积即可得到镀层板面的孔隙率。

本发明步骤(1)所述电镀为电镀锡或电镀金，即本发明提供的方法可以应用于铜基材上电镀金和电镀锡后所得样品板镀层孔隙率的测量。

本发明对于样品板的具体种类、以及电镀的具体工艺不做特殊限定，只要是本领域常规的电镀板均适用于本发明。

本发明中蚀刻的目的在于：在不蚀刻新镀层的前提下，使基材金属层被蚀刻，从而产生透光的微孔洞。需要注意的是，不同镀层需要选择不同的蚀刻剂。

示例性的，当对电镀锡层进行蚀刻时，可选择以下配方进行蚀刻：二水合氯化铜100g/l、氯化铵150g/l、氨水700ml/l，余量为去离子水。

当选择对电镀金层进行蚀刻时，可选择以下配方进行蚀刻：硫酸20g/l，过硫酸钠20g/l，余量为去离子水。

上述蚀刻的配方只是示例性的列举，并非对本发明的限制。本发明对于蚀刻的具体工艺和药剂并不做特殊限定，只要能达到蚀刻的目的即可。

本发明步骤(1)所述蚀刻完成后对样品板进行清洗，然后烘干进行后续操作。

本发明步骤(3)中一般利用图像处理软件(如opencv)统计出图像上亮点数量。当亮点数较少且肉眼可辨时，也可以采用人工计数的方式计算图像上亮点的数量。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明提供了一种电镀层孔隙率测量装置和方法，能够实现对电镀层孔隙率的定量测量。通过对统计得到的孔隙率进行进一步的分析和对比，能够对镀层孔隙率作出比较科学的定量描述，为优化工艺条件提供参考。

(2)本发明提供的测量装置结构简单，测量过程容易实现，适用于大规模推广。

附图说明

图1是电镀锡样品板表面sem扫描照片，其中，a为镀锡面的孔隙；

图2是本发明实施例1提供的电镀锡层孔隙率测量装置的结构示意图；其中，1-相机，2-箱体，3-窗口，4-光源；

图3是本发明实施例1中利用相机拍摄的板面漏光实物照片；

图4是本发明实施例1中根据表1中的数据统计得到的孔隙率在不同区间分布的直方图。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明具体实施方式部分采用的镀锡样品板为单面覆铜板(长80mm，宽60mm)，镀层厚度为2.5μm。

本发明具体实施方式部分采用的镀金样品板为单面覆铜板(长80mm，宽60mm)，镀层厚度为2.5μm。

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供了一种电镀锡层孔隙率测量装置，如图2所示，所述装置包括观察相机1和箱体2，所述箱体2内装有强光源4，箱体2一面开有窗口3，所述窗口3位于相机1正下方。所述窗口为方形，长为60mm，宽为40mm。

实施例2

本实施例提供了一种电镀锡层孔隙率测量方法，所述方法采用实施例1中提供的装置进行测量，包括以下步骤：

(1)取1块镀锡样品板编号为1，清洗干净，注意避免划伤镀层一面，将样品板浸入碱性蚀刻液中，进行蚀刻2h；所述碱性蚀刻液由以下组分组成：二水合氯化铜100g/l、氯化铵150g/l、氨水700ml/l，余量为去离子水；

(2)待蚀刻完成后，将样板清洗干净并吹干，然后置于箱体中，镀锡面贴近窗口，打开光源进行背光测试，同时用相机将板面漏光情况拍成图像；

(3)利用图像处理的软件(opencv)统计所得图像上的亮点数量，计算出孔隙率。

取另外23块相同尺寸的镀锡样品板，分别编号为2-24，依次进行上述操作。各样品板的孔隙率如表1所示。

表1

图3为利用相机拍摄的1号样品板面漏光实物照片，从照片中可以很明显看到由于镀层孔隙产生漏光而得到的亮点。

图4为利用表1中的数据统计得到的各孔隙率区：<1，1-3，3-5，5-7，7-9，9-11，>11上的样本数量的直方图。从图4中可以看出，实施例1所测试的镀锡样品板大部分孔隙率在7以下，占比约为79％。

实施例3

本实施例提供了一种电镀金层孔隙率测量方法，所述方法采用实施例1中提供的装置进行测量，包括以下步骤：

(1)取1块镀金样品板编号为1，清洗干净，注意避免划伤镀层一面，将样品板浸入蚀刻液中，进行蚀刻2h；所述蚀刻液由以下组分组成：硫酸20g/l，过硫酸钠20g/l，余量去离子水；

(2)待蚀刻完成后，将样板清洗干净并吹干，然后置于箱体中，镀金面贴近窗口，打开光源进行背光测试，同时用相机将板面漏光情况拍成图像；

(3)利用图像处理的软件(opencv)统计所得图像上的亮点数量，计算出孔隙率。

取另外23块相同尺寸的电镀金样品板，分别编号为2-24，依次进行上述操作。各样品板的孔隙率如表2所示。

表2

根据表2中的数据可知，本实施例所测试的电镀金样品板大部分孔隙率在7以下，占比为75％。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。