張艷華 葛 鷹

（廣東生益科技股份有限公司，國(guó)家電子電路基材工程技術(shù)研究中心，廣東 東莞 523808）

1 引言

銅箔是覆銅板（C C L）及印制電路板（PCB）制造種的重要材料，在當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展中，隨著印制電路板的集成程度增加，電子線路趨向于高精細(xì)和高密度化，信號(hào)傳輸頻率越來(lái)越高[1]，低輪廓銅箔和超低輪廓銅箔越來(lái)越被大量使用，同時(shí)銅箔粗糙度成為了一個(gè)不可或缺的測(cè)量參數(shù)，是影響PCB信號(hào)完整性的關(guān)鍵因素，也給銅箔粗糙度的檢測(cè)技術(shù)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。表面粗糙度測(cè)量法主要有三類：接觸式測(cè)量法、非接觸式測(cè)量法以及納米表面粗糙度分析法[2]，而激光共聚焦法是非接觸式三維測(cè)量法。

激光共聚焦顯微鏡的原理是激光束從光源針孔射出，經(jīng)過(guò)分光鏡，再由掃描透鏡聚焦于樣品表面，對(duì)樣品內(nèi)焦平面上每一點(diǎn)進(jìn)行掃描，然后反射的激光束經(jīng)分光鏡折射和探測(cè)透鏡聚焦后，透過(guò)探測(cè)針孔由光電倍增管探測(cè)收集。只有來(lái)自樣品焦平面上的光才能在探測(cè)針孔平面聚焦成像，通過(guò)計(jì)算掃面的圖像得出表面的粗糙度值。激光共聚焦顯微鏡具有靈敏度高、分辨率高、準(zhǔn)確性高、不損傷樣品等優(yōu)點(diǎn)，使它在銅箔面粗糙度測(cè)試技術(shù)上具有更大的優(yōu)勢(shì)，缺點(diǎn)是易受振動(dòng)的影響。

本文主要是用激光共聚焦顯微鏡對(duì)銅箔表面粗糙度的測(cè)量進(jìn)行研究。

2 樣品及設(shè)備信息

樣品：銅箔；標(biāo)準(zhǔn)片Ra0.12、Ra0.80、Ra1.59。

設(shè)備信息：奧林巴斯OLS5000；

物鏡：5x、10x、20x、50x、100x，帶有自動(dòng)載物臺(tái)，帶有數(shù)據(jù)分析軟件和標(biāo)準(zhǔn)片。

3 實(shí)驗(yàn)

3.1 采集模式的考察

奧林巴斯OLS5000采集模式有三種：AUTO、手動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)和手動(dòng)精細(xì)。Auto模式是儀器根據(jù)樣品自動(dòng)調(diào)節(jié)采集高度和亮度，缺點(diǎn)是有時(shí)候亮度會(huì)過(guò)大，圖像曝光，影響圖像分析。手動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)和手動(dòng)精細(xì)是根據(jù)樣品手動(dòng)調(diào)節(jié)采集的高度和亮度，二者的區(qū)別是采集的間距不同，手動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的間距是0.24 μm，手動(dòng)精細(xì)的間距是0.12 μm，手動(dòng)精細(xì)的采集時(shí)間較長(zhǎng)。分別用這三種模式測(cè)試銅箔樣品，其他參數(shù)保持一致，結(jié)果（見(jiàn)表1）。

從表1可以看出，三種采集模式得出的Sa、Sz、Sq值相對(duì)于手動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)模式的偏差均小于6%，三種采集模式的結(jié)果相近，綜合考慮選取手動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)模式采集圖像。

3.2 掃描區(qū)域的考察

用50 x物鏡單區(qū)域掃描，掃描面積是259 μm ×259 μm，拼接面積是1000 μm×259 μm，手動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)模式采集樣品，得到的結(jié)果（見(jiàn)表2）。

從表2可以看出，兩種不同采集區(qū)域的結(jié)果，Sa和Sq比較接近，但是Sz差異比較大，因?yàn)镾z是最大波峰和最大谷深之和，拼接區(qū)域采集面積比較大，更能代表樣品信息，所以選拼接區(qū)域采集。

3.3 重復(fù)性考察

一個(gè)銅箔樣品重復(fù)測(cè)試10次，結(jié)果（見(jiàn)表3）。從表3中可以看出，樣品重復(fù)測(cè)量10次的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%，重復(fù)性符合要求。

3.4 準(zhǔn)確性考察

測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)片Ra0.12、Ra0.80、Ra1.59，測(cè)得結(jié)果（見(jiàn)表4）。從表4中可以看出，3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)片的測(cè)量結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)片的值之間的相對(duì)偏差小于5%，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。

表1 銅箔樣品三種采集模式的結(jié)果

表2 銅箔樣品兩種不同采集區(qū)域的結(jié)果

表3 銅箔樣品重復(fù)測(cè)量的結(jié)果

表4 3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)片的測(cè)量結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，相對(duì)于探針式方法，激光共聚焦顯微鏡是一種非接觸式的方法，能夠在不損傷樣品的前提下，對(duì)樣品實(shí)施非破壞性觀察和測(cè)量，消除了色差，獲得的三維圖像更加清晰，具有靈敏度高、分辨率高、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，在銅箔面粗糙度測(cè)試技術(shù)上具有更大的優(yōu)勢(shì)。