深度解析：镀金工艺及其在现代生活中的应用

鎏金到底是什么？

揭秘奢华之源：鎏金艺术的深度解析

镀金工艺，如同瑰宝上的金色光环，为世人所瞩目。它通过电解或化学手段，让黄金附着于金属表面，创造出一层薄薄的金层，彰显出无尽的奢华与精致（镀金工艺：借助现代科技，如电镀，能附着多种金属，现代电镀层厚度通常在2-5微米，优质的可达10-25微米）。

然而，我们所熟知的镀金工艺其实包含更深层的内涵，其中最为璀璨的当属鎏金。鎏金，宛如古老技艺的精髓，以其丰富的分支和精细的工艺，呈现出独特的艺术魅力（鎏金，一门艺术，可分为冷鎏金和热鎏金两大类别，每一种都有其独特的技法和应用场景）。

首先，让我们深入探讨冷鎏金。物理冷鎏金，如用金箔覆盖木质或布料，通过天然胶水或树脂固定，再经过玛瑙打磨抛光，赋予了细腻的触感和艺术美感（物理冷鎏金如家具和绘画中的金色涂料，展现于木质雕塑和布料上，细腻而持久）。化学冷鎏金则以王水等强酸为媒介，将金盐沉积于金属表面，精细打磨后呈现出深沉的光泽（化学冷鎏金常见于银器，如银器上那层华丽的沉淀）。

热鎏金则更显神秘，如金汞热鎏金，将黄金与汞混合，通过温度控制蒸发汞，留下金层，赋予作品独特的质感（热鎏金如铜雕上的金汞溶液，细腻而深度，是精细工艺的象征）。蜡鎏金则通过蜡和颜料的结合，保留了金的纯粹色彩，适用于多种材质（蜡鎏金以其纯正色彩，常见于金属和玻璃陶瓷表面）。

陶瓷上的鎏金更是别具一格，金釉和酸蚀鎏金，前者是釉上彩的升华，后者则能展现立体效果，技术源自1863年的明顿瓷器专利（陶瓷上，金釉的深褐色与酸蚀鎏金的立体花纹，尽显高端与艺术性）。而转印鎏金，以其便捷的装饰性，常用于日常用品。

通过以上深入剖析，鎏金工艺的奥秘和魅力已不言而喻。无论是古董鉴定还是艺术收藏，理解这些工艺是至关重要的（对鎏金工艺的深入理解，能帮助你更好地鉴别古董，提升收藏眼光）。如果你在收藏中遇到任何疑问，欢迎随时提问，让我们共同探索这片收藏的瑰宝世界（收藏路上，我们携手同行，你的问题，我将用心解答）。

至于更多精彩的收藏信息，不妨关注我们的“i搜藏”小程序，那里有更为详尽的内容等待你的探索（点击小程序，开启你的收藏之旅，享受收藏的乐趣）。在“搜藏控”公众号中，你也能找到更多关于收藏社区的互动和分享。

SEM/EDS的应用及常见问题解析

失效分析

赵工，一位半导体工程师，于2023年11月23日在北京分享了关于SEM（扫描电子显微镜）和EDS（能量散射光谱）的应用及常见问题解析。

SEM观测的前期工作

根据客户的具体需求，样品需经过Decap开盖、EFA电性、Delayer去层、Polish切片等处理和分析后，确认方案和重点观测位置。样品通常需镀金以提升导电性，确保效果更佳。

平面观测样品包括裂纹、表面形貌（如致密性）等，若后续还需进行电性实验，则不宜镀金，以免影响热点分析。

截面观测样品关注截面形貌、分层、空洞、烧伤以及工艺尺寸测量。

SEM的拍照模式

SEM通常采用SE（二次电子）和BSE（背散射电子）两种模式。SE模式具有高分辨率和形貌衬度，适用于微观立体形貌观察。BSE模式则提供元素、相二维分布的信息，适用于量测样品的元素和相态。

为优化效果，现已引入外置YAG-BSE镜头，适用于样品大小合适且实验需求相符的情况。

以下为效果参考：

(SE模式)

(LA-BSE模式)

(YAG-BSE模式)

结合EDS应用

点、线、面分析方法适用于不同目的，检测灵敏度也各不相同。定点分析灵敏度最高，面扫描分析灵敏度最低，但能直观地显示元素分布。应根据试样特性和分析需求合理选择分析方法。

常见问题解答

1. 元素分析为何会出现非金属元素（如C、N、O）？

解答：样品在进入机器时，即使抽真空，仍可能携带气体分子等，造成非金属元素的检测。

2. 样品OM图像上颜色不一，怀疑有污染，如何分析？

解答：若已知异常位置，推荐选择点扫描分析；若无明确异常区域，先进行面扫描，找出异常元素分布后，再集中分析。

3. 确定元素位置后，面扫描结果与预期大相径庭，为何？

解答：面扫描覆盖较大区域，元素含量的差异可能导致结果与预期不符，建议结合点扫描验证。

4. 面扫描时为何有些区域无元素分布？

解答：样品表面存在高低区域，只能分析较高部分的元素，凹陷区域不易检测，可通过调整样品角度和点扫描辅助分析。

5. 表层分析为何能检测到较深的元素？

解答：样品元素导电性的差异影响分析深度，不同电压下分析可标注探测深度，揭示不同条件下测试数据的条件。

俄歇电子能谱(AES)的基本原理与应用

探索未知表面：俄歇电子能谱的奥秘与应用深度解析

俄歇电子能谱（AES），这一微观世界的探索者，凭借其独特的技术原理，揭示了材料表面的化学成分和微观结构的神秘面纱。诞生于1925年，首次应用于表面分析的瑰宝在1953年绽放光彩，其核心设备包括电子*和精密的能量分析仪，共同构建起这个精密的分析工具（见图1）。

AES的魔力源自原子的三次轨道跃迁的精妙。当外来粒子激发原子，原本稳定的原子瞬间转变为正离子，外层电子跃迁后释放出的特性俄歇电子，就像一幅微观世界的地图（图2、3）。在AES分析区，特征俄歇电子犹如激光笔划出的轮廓，描绘出激发坑的独特形状，见图4所示。

俄歇电子的强度，如同信号的强度，与元素的含量和电离截面息息相关（图5、6）。AES技术通过五个关键参数——能量、强度等，解读表面的元素定性和半定量信息。定性分析如侦探般，通过比较测得的谱图与标准谱，关注峰的位置、形状变化以及污染影响（图7）。

半定量分析则是通过俄歇电子信号强度的测量，为元素浓度提供一个相对的数值，尽管它并非绝对准确，但却揭示了元素在表面的相对分布（图8）。化学价态的细微变化，如原子在化合物中的位置，会在俄歇峰的位置、强度和形状上留下独特的印记，反映化学环境的复杂性（图9）。

AES的深度解析功能，通过惰性气体溅射并监测信号强度随深度变化，为我们揭示了元素在样品内部的三维分布（图10）。溅射方式有连续和间歇两种，每一种都需谨慎对待，以免对表面结构造成不可逆的影响。

对于微小区域的表面分析，AES提供了选点、线扫描和面扫描的丰富选项，为元素在微观空间的分布提供了详细的画卷（图11）。样品准备至关重要，导电固体是首选，但对于绝缘体，也有特殊处理方法，如粉末样品的胶带附着和薄片切割，各有其优缺点（图12）。

挥发性物质的处理则需要技巧，如预处理以去除杂质，如加热、溶剂清洗和超声清洗，然后进行红外烘干和真空处理，以确保分析结果的准确性（图13）。

俄歇电子能谱的使用需注意表面污染的影响，如油脂需用有机溶剂如正己烷、丙酮和乙醇清洗，然后自然干燥以防止氧化。对于磁性样品，处理策略也需谨慎，强磁性禁止直接分析，微弱磁性则可通过退磁处理（图14）。

离子溅射技术如Ar离子束，通过去除吸附的气体分子，精确控制溅射参数，如束斑直径和溅射速率，确保分析的准确性（图15）。对于绝缘体表面的电荷问题，通过基体导电性或镀金处理来消除负电荷影响。

最后，AES的采样深度对于不同类型的材料有着独特的要求，金属表面可达0.5~2nm，无机物和有机物则在1~3nm之间，它对表面敏感，犹如显微镜下的微观世界（图16）。

AES的卓越之处在于其高空间分辨率和多功能性，它在表面元素定性分析、镀层深度剖析以及薄膜界面研究等领域展现了非凡的威力。然而，也应注意到其在定量分析和灵敏度上的局限性，以及电子束轰击和电荷积累所带来的挑战（图17）。

这些应用实例包括氧化铜样品的无碳污染表面分析，镀锡钢板钝化层的深度剖析，以及LMO表面化学键合状态的研究，每一个都展示了AES在实际科研中的关键作用（图18-20）。想要了解更多科研动态，不妨关注“科学10分钟”或“测试GO”公众号，它们是您探索测试领域知识的可靠伙伴（图21）。

参考资料：

探针的寿命与其镀金表面有关吗？

欢迎来到探针的世界，这里是精密电子产品测试的关键工具——测试探针的深度解析。

首先，让我们深入了解这枚神奇的"测试针"(一种专为PCBA设计的精密元件)。它以其表面的精细镀金工艺著称，这层镀金不仅提高了探针的导电性能，还能有效保护其核心组件，确保长期稳定的工作。

探针的核心在于其内部结构——高性能弹簧。这些弹簧经过精心设计，平均寿命可达3万至10万次的重复使用，足以满足大部分日常测试需求，同时保证了每次接触的精确性和一致性。

每一步操作，每一次测试，都离不开探针的精准配合。它的耐用性和可靠性，对于电子产品的生产和质量控制至关重要。通过本文的介绍，我们希望能帮助你更好地理解测试探针的工作原理和性能特点，让你在实际操作中更加得心应手。

如果你对测试探针有更深入的疑问，或是需要在选择和使用中寻求指导，这里的信息将是你宝贵的参考。感谢阅读，期待与你在电子产品测试的探索之旅中相遇。

波峰焊工艺

深圳市宏达星自动化设备有限公司 

波峰面 ：

    波的表面均被一层氧化皮覆盖﹐它在沿焊料波的整个长度方向上几乎都保持静态﹐在波峰焊接过程中﹐PCB接触到锡波的前沿表面﹐氧化皮破裂﹐PCB前面的锡波无皲褶地被推向前进﹐这说明整个氧化皮与PCB以同样的速度移动波峰焊机

焊点成型：

    当PCB进入波峰面前端（A）时﹐基板与引脚被加热﹐并在未离开波峰面（B）之前﹐整个PCB浸在焊料中﹐即被焊料所桥联﹐但在离开波峰尾端的瞬间﹐少量的焊料由于润湿力的作用﹐粘附在焊盘上﹐并由于表面张力的原因﹐会出现以引线为中心收缩至最小状态﹐此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱满﹐圆整的焊点﹐离开波峰尾部的多余焊料﹐由于重力的原因﹐回落到锡锅中 。

防止桥联的发生 

    1﹐使用可焊性好的元器件/PCB

    2﹐提高助焊剞的活性

    3﹐提高PCB的预热温度﹐增加焊盘的湿润性能

    4﹐提高焊料的温度

    5﹐去除有害杂质﹐减低焊料的内聚 力﹐以利于两焊点之间的焊料分 开 。

波峰焊机中常见的预热方法 

    1﹐空气对流加热

    2﹐红外加热器加热

    3﹐热空气和辐射相结合的方法加热 

波峰焊工艺曲线解析 

    1﹐润湿时间

    指焊点与焊料相接触后润湿开始的时间

    2﹐停留时间

    PCB上某一个焊点从接触波峰面到离开波峰面的时间

    停留/焊接时间的计算方式是﹕

    停留/焊接时间=波峰宽/速度

    3﹐预热温度

    预热温度是指PCB与波峰面接触前达到

     的温度(见右表）

    4﹐焊接温度

    焊接温度是非常重要的焊接参数﹐通常高于焊料熔点（183°C ）50°C ~60°C大多数情况是指焊锡炉的温度实际运行时﹐所焊接的PCB 焊点温度要低于炉温﹐这是因为PCB吸热的结果 

SMA类型           元器件                   预热温度

单面板组件        通孔器件与混装           90~100

双面板组件        通孔器件                 100~110

双面板组件        混装                     100~110

多层板            通孔器件                 115~125

多层板            混装                     115~125

波峰焊工艺参数调节 

    1﹐波峰高度

     波峰高度是指波峰焊接中的PCB吃锡高度。其数值通常控制在PCB板厚度的1/2~2/3,过大会导致熔融的焊料流到PCB的表面﹐形成“桥连” 

    2﹐传送倾角

    波峰焊机在安装时除了使机器水平外﹐还应调节传送装置的倾角﹐通过 倾角的调节﹐可以调控PCB与波峰面的焊接时间﹐适当的倾角﹐会有助于 焊料液与PCB更快的剥离﹐使之返回锡锅内

    3﹐热风刀

     所谓热风刀﹐是SMA刚离开焊接波峰后﹐在SMA的下方放置一个窄长的带开口的“腔体”﹐窄长的腔体能吹出热气流﹐尤如刀状﹐故称“热风刀”

    4﹐焊料纯度的影响

    波峰焊接过程中﹐焊料的杂质主要是来源于PCB上焊盤的铜浸析﹐过量的铜会导致焊接缺陷增多

    5﹐助焊剂

    6﹐工艺参数的协调

    波峰焊机的工艺参数带速﹐预热时间﹐焊接时间和倾角之间需要互相协调﹐  反复调整。 

波峰焊接缺陷分析: 

    1.沾锡不良 POOR WETTING: 这种情况是不可接受的缺点,在焊点上只有部分沾锡.分析其原因及改善方式如下:

    1-1.外界的污染物如油,脂,腊等,此类污染物通常可用溶剂清洗,此类油污有时是在印刷防焊剂时沾上的.

    1-2.SILICON OIL 通常用于脱模及润滑之用,通常会在基板及零件脚上发现,而 SILICON OIL 不易清理,因之使用它要非常小心尤其是当它做抗氧化油常会发生问题,因它会蒸发沾在基板上而造成沾锡不良.

    1-3.常因贮存状况不良或基板制程上的问题发生氧化,而助焊剂无法去除时会造成沾锡不良,过二次锡或可解决此问题.

    1-4.沾助焊剂方式不正确,造成原因为发泡气压不稳定或不足,致使泡沫高度不稳或不均匀而使基板部分没有沾到助焊剂.

    1-5.吃锡时间不足或锡温不足会造成沾锡不良,因为熔锡需要足够的温度及时间WETTING,通常焊锡温度应高于熔点温度50℃至80℃之间,沾锡总时间约3秒.调整锡膏粘度。

    2.局部沾锡不良 ： 

    此一情形与沾锡不良相似,不同的是局部沾锡不良不会露出铜箔面,只有薄薄的一层锡无法形成饱满的焊点. 

    3.冷焊或焊点不亮：

    焊点看似碎裂,不平,大部分原因是零件在焊锡正要冷却形成焊点时振动而造成,注意锡炉输送是否有异常振动. 

    4.焊点破裂： 

    此一情形通常是焊锡,基板,导通孔,及零件脚之间膨胀系数,未配合而造成,应在基板材质,零件材料及设计上去改善. 

    5.焊点锡量太大：

    通常在评定一个焊点,希望能又大又圆又胖的焊点,但事实上过大的焊点对导电性及抗拉强度未必有所帮助.

    5-1.锡炉输送角度不正确会造成焊点过大,倾斜角度由 2.提高锡槽温度,加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽.

    5-2.提高锡槽温度,加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽.

    5-3.提高预热温度,可减少基板沾锡所需热量,曾加助焊效果.

    5-4.改变助焊剂比重,略为降低助焊剂比重,通常比重越高吃锡越厚也越易短路,比重越低吃锡越薄但越易造成锡桥,锡尖. 

    6.锡尖 (冰柱) ：

    此一问题通常发生在DIP或WIVE的焊接制程上,在零件脚顶端或焊点上发现有冰尖般的锡.

    6-1.基板的可焊性差,此一问题通常伴随着沾锡不良,此问题应由基板可焊性去探讨,可试由提升助焊剂比重来改善.

    6-2.基板上金道(PAD)面积过大,可用绿(防焊)漆线将金道分隔来改善,原则上用绿(防焊)漆线在大金道面分隔成5mm乘 

    10mm区块.

    6-3.锡槽温度不足沾锡时间太短,可用提高锡槽温度加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽来改善.

    6-4.出波峰后之冷却风流角度不对,不可朝锡槽方向吹,会造成锡点急速,多余焊锡无法受重力与内聚力拉回锡槽.

    6-5.手焊时产生锡尖,通常为烙铁温度太低,致焊锡温度不足无法立即因内聚力回缩形成焊点,改用较大瓦特数烙铁,加长烙铁在被焊对象的预热时间. 

    7.防焊绿漆上留有残锡 ：

    7-1.基板制作时残留有某些与助焊剂不能兼容的物质,在过热之,后餪化产生黏性黏着焊锡形成锡丝,可用丙酮(*已被蒙特娄公约禁用之化学溶剂),,氯化烯类等溶剂来清洗,若清洗后还是无法改善,则有基板层材CURING不正确的可能,本项事故应及时回馈基板供货商.

    7-2.不正确的基板CURING会造成此一现象,可在插件前先行烘烤120℃二小时,本项事故应及时回馈基板供货商.

    7-3.锡渣被PUMP打入锡槽内再喷流出来而造成基板面沾上锡渣,此一问题较为单纯良好的锡炉维护,锡槽正确的锡面高度(一般正常状况当锡槽不喷流静止时锡面离锡槽边缘10mm高度) 

    8.白色残留物 ：

    在焊接或溶剂清洗过后发现有白色残留物在基板上,通常是松香的残留物,这类物质不会影响表面电阻质,但客户不接受.

    8-1.助焊剂通常是此问题主要原因,有时改用另一种助焊剂即可改善,松香类助焊剂常在清洗时产生白班,此时最好的方式是寻求助焊剂供货商的协助,产品是他们供应他们较专业.

    8-2.基板制作过程中残留杂质,在长期储存下亦会产生白斑,可用助焊剂或溶剂清洗即可.

    8-3.不正确的CURING亦会造成白班,通常是某一批量单独产生,应及时回馈基板供货商并使用助焊剂或溶剂清洗即可.

    8-4.厂内使用之助焊剂与基板氧化保护层不兼容,均发生在新的基板供货商,或更改助焊剂厂牌时发生,应请供货商协助.

    8-5.因基板制程中所使用之溶剂使基板材质变化,尤其是在镀镍过程中的溶液常会造成此问题,建议储存时间越短越好.

    8-6.助焊剂使用过久老化,暴露在空气中吸收水气劣化,建议更新助焊剂(通常发泡式助焊剂应每周更新,浸泡式助焊剂每两周更新,喷雾式每月更新即可).

    8-7.使用松香型助焊剂,过完焊锡炉候停放时间太九才清洗,导致引起白班,尽量缩短焊锡与清洗的时间即可改善.

    8-8.清洗基板的溶剂水分含量过高, 降低清洗能力并产生白班.应更新溶剂.

    9.深色残余物及浸蚀痕迹 ：

通常黑色残余物均发生在焊点的底部或顶端,此问题通常是不正确的使用助焊剂或清洗造成.

    9-1.松香型助焊剂焊接后未立即清洗,留下黑褐色残留物,尽量提前清洗即可.

    9-2.酸性助焊剂留在焊点上造成黑色腐蚀颜色,且无法清洗,此现象在手焊中常发现,改用较弱之助焊剂并尽快清洗.

    9-3.有机类助焊剂在较高温度下烧焦而产生黑班,确认锡槽温度,改用较可耐高温的助焊剂即可. 

    10.绿色残留物 ：

    绿色通常是腐蚀造成,特别是电子产品但是并非完全如此,因为很难分辨到底是绿锈或是其它化学产品,但通常来说发现绿色物质应为警讯,必须立刻查明原因,尤其是此种绿色物质会越来越大,应非常注意,通常可用清洗来改善.

    10-1.腐蚀的问题 

    通常发生在裸铜面或含铜合金上,使用非松香性助焊剂,这种腐蚀物质内含铜离子因此呈绿色,当发现此绿色腐蚀物,即可证明是在使用非松香助焊剂后未正确清洗.

    10-2.COPPER ABIETATES 是氧化铜与 ABIETIC ACID (松香主要成分)的化合物,此一物质是绿色但绝不是腐蚀物且具有高绝缘性,不影影响品质但客户不会同意应清洗.

    10-3.PRESULFATE 的残余物或基板制作上类似残余物,在焊锡后会产生绿色残余物,应要求基板制作厂在基板制作清洗后再做清洁度测试,以确保基板清洁度的品质. 

    11.白色腐蚀物 ：

    第八项谈的是白色残留物是指基板上白色残留物,而本项目谈的是零件脚及金属上的白色腐蚀物,尤其是含铅成分较多的金属上较易生成此类残余物,主要是因为氯离子易与铅形成氯化铅,再与二氧化碳形成碳酸铅(白色腐蚀物).在使用松香类助焊剂时,因松香不溶于水会将含氯活性剂包着不致腐蚀,但如使用不当溶剂,只能清洗松香无法去除含氯离子,如此一来反而加速腐蚀. 

    12.针孔及气孔 ：

    针孔与气孔之区别,针孔是在焊点上发现一小孔,气孔则是焊点上较大孔可看到内部,针孔内部通常是空的,气孔则是内部空气完全喷出而造成之大孔,其形成原因是焊锡在气体尚未完全排除即已凝固,而形成此问题.

    12-1.有机污染物:基板与零件脚都可能产生气体而造成针孔或气孔,其污染源可能来自自动植件机或储存状况不佳造成,此问题较为简单只要用溶剂清洗即可,但如发现污染物为SILICONOIL 因其不容易被溶剂清洗,故在制程中应考虑其它代用品.

    12-2.基板有湿气:如使用较便宜的基板材质,或使用较粗糙的钻孔方式,在贯孔处容易吸收湿气,焊锡过程中受到高热蒸发出来而造成,解决方法是放在烤箱中120℃烤二小时.

    12-3.电镀溶液中的光亮剂:使用大量光亮剂电镀时,光亮剂常与金同时沉积,遇到高温则挥发而造成,特别是镀金时,改用含光亮剂较少的电镀液,当然这要回馈到供货商. 

    13.TRAPPED OIL: 氧化防止油被打入锡槽内经喷流涌出而机污染基板,此问题应为锡槽焊锡液面过低,锡槽内追加焊锡即可改善. 

    14.焊点灰暗 ：此现象分为二种

    (1)焊锡过后一段时间,(约半载至一年)焊点颜色转暗.

    (2)经制造出来的成品焊点即是灰暗的.

    14-1.焊锡内杂质:必须每三个月定期检验焊锡内的金属成分.

    14-2.助焊剂在热的表面上亦会产生某种程度的灰暗色,如RA及有机酸类助焊剂留在焊点上过久也会造成轻微的腐蚀而呈灰暗色,在焊接后立刻清洗应可改善.某些无机酸类的助焊剂会造成 ZINC OXYCHLORIDE 可用 1% 的盐酸清洗再水洗.

    14-3.在焊锡合金中,锡含量低者(如40/60焊锡)焊点亦较灰暗. 

    15.焊点表面粗糙: 焊点表面呈砂状突出表面,而焊点整体形状不改变.

    15-1.金属杂质的结晶:必须每三个月定期检验焊锡内的金属成分.

    15-2.锡渣:锡渣被PUMP打入锡槽内经喷流涌出因锡内含有锡渣而使焊点表面有砂状突出,应为锡槽焊锡液面过低,锡槽内追加焊锡并应清理锡槽及PUMP即可改善.

    15-3.外来物质:如毛边,绝缘材等藏在零件脚,亦会产生粗糙表面. 

    16.**焊点 ：系因焊锡温度过高造成,立即查看锡温及温控器是否故障. 

    17.短路：过大的焊点造成两焊点相接.

    17-1.基板吃锡时间不够,预热不足调整锡炉即可.

    17-2.助焊剂不良:助焊剂比重不当,劣化等.

    17-3.基板进行方向与锡波配合不良,更改吃锡方向.

    17-4.线路设计不良:线路或接点间太过接近(应有0.6mm以上间距);如为排列式焊点或IC,则应考虑盗锡焊垫,或使用文字白漆予以区隔,此时之白漆厚度需为2倍焊垫(金道)厚度以上.

    17-5.被污染的锡或积聚过多的氧化物被PUMP带上造成短路应清理锡炉或更进一步全部更新锡槽内的焊锡.