铜-磷坯块、阳极的检测方法及铜-磷阳极的形成方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及
电子工艺制造领域，尤其涉及铜-磷坯块、铜-磷阳极的检测方法及铜-磷阳极的形成方法。
背景技术
[0002] 在电子工艺领域，例如印刷
电路板上，经常有一些用做焊点的凸起，由于铜相对于
铝具有较高的导电率，因此铜焊点广泛地应用于电子器件制作过程中。铜焊点一般通过化学
镀工艺沉积到
电路板上。在
化学镀工艺中，阳极材料使用较多的是铜-磷
合金，铜-磷合金可被认为是掺磷的铜。磷的掺入有助于在阳极表面产生黑
氧化物膜。该膜具有三个功能：(1)、该膜可以捕获杂质而作为过滤物；(2)、该膜可以调节铜的溶解速率，并且由于使铜在溶液中的含量保持在一定且理想的
水平；(3)、通过掺磷可以促进淀积的铜的晶粒细化。
[0003] 一般，对铜-磷阳极的制作包括：提供铜-磷坯块，对该坯块按目标阳极的形状进行下料，之后对下料后的铜-磷坯块进行多次
机械加工，具体地，经过锻打、压延等塑性
变形，
热处理调整内部组织结构，满足铜阳极要求。然后经过机械加工达到铜阳极尺寸要求，即得到目标阳极。
[0004] 对铜-磷坯块进行下料前，需要对该坯块进行
质量检测，
现有技术中一般采用射线照相法，射线照相是指用
X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的
无损检测方法，该方法是最基本的，应用最广泛的一种非破坏性检验方法。
[0005] 射线照相检验法的原理为：射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，当X射线或γ射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化
银产生潜影，由于不同
密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线
能量也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别
缺陷。
[0006] 上述检测合格后，进行对铜-磷阳极的制作。
[0007] 铜-磷阳极制作完毕后，需对该阳极成品再进行一次检测。在此次检测过程中，对质量不合格的铜-磷阳极需被销毁。然而，本发明的
发明人仔细对铜-磷坯块的检测过程及铜-磷阳极加工工艺进行研究发现，在铜-磷阳极制作完毕后再次对铜-磷阳极进行检测中的不合格阳极并非仅由于铜-磷阳极加工工艺引起，还与现有技术对铜-磷坯块的检测未检测出不合格的坯块有关。
[0008] 有鉴于此，实有必要对铜-磷坯块的检测方法进行改进。
发明内容
[0009] 本发明的目的之一是提供一种新的铜-磷坯块的检测方法，可以避免不合格铜-磷坯块的漏检问题。
[0010] 本发明的另一目的是提供一种新的铜-磷阳极的检测方法，可以避免不合格铜-磷阳极的漏检问题。
[0011] 本发明的再一目的是提供一种新的铜-磷阳极的形成方法，可以提高铜-磷阳极产品的合格率。
[0012] 为实现上述目的，本发明提供一种铜-磷坯块的检测方法，包括：
[0013] 提供铜-磷坯块，所述铜-磷坯块材质为超高纯铜；
[0014] 对所述铜-磷坯块进行
超声波检测，其中，所述
超声波的
频率为5～20MHz。
[0015] 可选的，所述超声波的频率为15MHz。
[0016] 可选的，对所述铜-磷坯块进行超声波检测是用超声波探伤仪对所述铜-磷坯块进行检测。
[0017] 可选的，在对所述铜-磷坯块进行超声波检测前还包括：用超声波探伤仪对所述铜-磷坯块的标准试样进行检测。
[0018] 可选的，所述用超声波探伤仪对所述铜-磷坯块的标准试样进行检测包括：计算所述铜-磷坯块的标准试样的缺陷率；在计算所得的缺陷率超出预设范围时调整超声波探伤仪的感度。
[0019] 可选的，所述标准试样的缺陷率的预设范围设定为2.57％～2.77％，所述超声波探伤仪的感度为55～60dB。
[0020] 可选的，所述超声波检测是以水为介质。
[0021] 可选的，所述超声波探伤仪包括发送超声波和接收超声波反射的超声波
探头，所述超声波探头伸入水中的深度为6～10mm。
[0022] 可选的，所述超声波探伤仪还包括对所述超声波进行滤波的
过滤器，所述过滤器的频率为15MHz。
[0023] 可选的，所述超声波探伤仪还包括带动超声波探头进行移动的超声波探
头架，所述超声波探头架与铜-磷坯块顶面的距离为55mm。
[0024] 进一步地，本发明还提供一种铜-磷阳极的检测方法，包括：
[0025] 提供铜-磷阳极，所述铜-磷阳极材质为超高纯铜；
[0026] 对所述铜-磷阳极进行超声波检测，其中，所述超声波的频率为5～20MHz。
[0027] 可选的，所述超声波的频率为15MHz。
[0028] 可选的，对所述铜-磷阳极进行超声波检测是用超声波探伤仪对所述铜-磷阳极进行检测。
[0029] 可选的，在对所述铜-磷阳极进行超声波检测前还包括：用超声波探伤仪对所述铜-磷阳极的标准试样进行检测。
[0030] 可选的，所述用超声波探伤仪对所述铜-磷阳极的标准试样进行检测包括：计算所述铜-磷阳极的标准试样的缺陷率；在计算所得的缺陷率超出预设范围时调整超声波探伤仪的感度。
[0031] 可选的，所述标准试样的缺陷率的预设范围设定为2.57％～2.77％，所述超声波探伤仪的感度为55～60dB。
[0032] 可选的，所述超声波检测是以水为介质。
[0033] 可选的，所述超声波探伤仪包括发送超声波和接收超声波反射的超声波探头，所述超声波探头伸入水中的深度为6～10mm。
[0034] 可选的，所述超声波探伤仪还包括对所述超声波进行滤波的过滤器，所述过滤器的频率为15MHz。
[0035] 可选的，所述超声波探伤仪还包括带动超声波探头进行移动的超声波探头架，所述超声波探头架与铜-磷阳极顶面的距离为55mm。
[0036] 此外，本发明还提供一种铜-磷阳极的形成方法，包括：
[0037] 利用上述描述的铜-磷坯块检测方法对铜-磷坯块进行检测；
[0038] 对合格的铜-磷坯块进行加工以形成铜-磷阳极。
[0039] 与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：对铜-磷坯块进行超声波检测，该检测无需破坏铜-磷坯块，通过对超声波
信号特征进行分析，可以得到铜-磷坯块的缺陷
位置、大小和形状评价的定量化直观结果。并且这里的超声波检测比传统的射线照相检验法具有更高准确度。从而可以避免不合格铜-磷坯块的漏检，进而避免漏捡出的不合格坯块的进一步加工而导致形成铜-磷阳极后才被认定不合格的状况；
[0040] 采用上述检测合格的铜-磷坯块形成铜-磷阳极，从理论上讲，可以提高铜-磷阳极成品的合格率；
[0041] 对铜-磷阳极成品采用超声波检测，与铜-磷坯块的超声波检测方法类似，由于有比传统的射线照相检验法具有更高准确度，可以提高出厂的铜-磷阳极成品的质量，使得在使用过程中，铜-磷阳极为均匀消耗，可以产生更均匀的镀覆膜、并延长了阳极的寿命。
附图说明
[0042] 图1是本发明实施方式铜-磷坯块的检测方法的基本
流程图；
[0043] 图2是本发明
实施例铜-磷坯块的检测方法的流程图；
[0044] 图3是本发明实施例的铜-磷坯块的标准试样的电子扫描图；
[0045] 图4是本发明实施例铜-磷坯块的检测方法的检测示意图；
[0046] 图5是本发明实施例铜-磷坯块的检测方法的流程图。
具体实施方式
[0047] 正如背景技术所述，现有技术中一般是对制作完毕的铜-磷阳极再次进行检测，出现不合格的铜-磷阳极会被认为是由铜-磷阳极加工工艺(内部组织结构会改变)引起的，因而总是不断地改进铜-磷阳极加工工艺，以提高铜-磷阳极成品的良率。本发明的发明人发现，在对制作完毕的铜-磷阳极再次进行检测中的不合格阳极并非只是由于铜-磷阳极加工工艺引起，现有检测方法对铜-磷坯块的检测不准确而未能充分检测出不合格的坯块也是一个重要原因。进而，本发明人提出采用超声波对铜-磷坯块进行检测，超声波检测是一种无损探伤检测，通过对超声波信号特征的分析可以得到铜-磷坯块的缺陷位置、大小和形状等直观结果，克服了现有技术中采用的射线照相法对体积型缺陷(气孔、夹渣、夹钨、烧穿、咬边、焊瘤、凹坑等)检出率很高，而对面积型缺陷(未熔合、裂纹等)，如果照相
角度不适当，容易漏检，以及射线照相法适宜检验厚度较薄的
工件而不宜较厚的工件，因为检验厚工件需要高能量的射线设备，而且随着厚度的增加，其检验灵敏度也会下降的问题。
[0048] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。由于本发明重在解释原理，因此，未按比例制图。
[0049] 图1是本发明实施方式铜-磷坯块的检测方法的基本流程图，所述方法包括：
[0050] 步骤S11，提供铜-磷坯块，所述铜-磷坯块材质为纯度至少4N的铜-磷合金；4N代表含量为99.99％。
[0051] 步骤S12，对所述铜-磷坯块进行超声波检测，其中，所述超声波的频率为5～20MHz。
[0052] 频率高于20000Hz的声波称为“超声波”，超声波具有方向性好，穿透能
力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远等特点。超声波检测是无损检测方法之一，无损检测是在不破坏工件前提下，检查工件宏观缺陷或测量工件特征的各种技术方法的统称。经发明人研究和分析发现，不同材料的坯块，超声波的穿透能力不同，因此对应选择的超声波频率也不同，针对铜-磷坯块，确定选择超声波的
频率范围在5～20MHz，例如，5MHz、10MHz、15MHz、20MHz，其中，以15MHz超声波检测的效果较佳。
[0053] 在步骤S12中，可以使用超声波探伤仪对所述铜-磷坯块进行检测。超声波探伤仪是运用超声检测的方法来检测的仪器，其原理是：超声波在被检测材料中传播时，材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化。
[0054] 在实际应用时，为确保超声波探伤仪工作在一个稳定的状态下，在对所述铜-磷坯块进行检测前，需要先对所述铜-磷坯块的标准试样进行超声波检测，包括：计算所述铜-磷坯块的标准试样的缺陷率；在计算所得的缺陷率超出预设范围时调整超声波探伤仪的控制参数，例如感度。
[0055] 由于超声波在水中的传播距离远，因此超声波检测可以以水为介质，以减少环境因素(例如空气)对检测结果的影响。
[0056] 图2是本发明实施例铜-磷坯块的检测方法的流程图，本实施例中，先使用超声波探伤仪对铜-磷坯块的标准试样进行检测，若检测到的缺陷率超出预设范围，则调整超声波探伤仪的控制参数；若检测得到的缺陷率没有超出预设范围，则对铜-磷坯块进行超声波检测。
[0057] 参考图2，本实施例铜-磷坯块的检测方法，包括如下步骤：
[0058] 步骤S21，提供铜-磷坯块的标准试样；
[0059] 步骤S22，使用超声波探伤仪对所述铜-磷坯块的标准试样进行检测，其中，超声波频率选择为15MHz；
[0060] 步骤S23，计算超声波探伤仪检测到的所述铜-磷坯块的标准试样的缺陷率；
[0061] 步骤S24，判断所述计算得到的缺陷率是否超过预设范围，若是则执行步骤S25，若否则执行步骤S26；
[0062] 步骤S25，调整超声波探伤仪的控制参数，接着执行步骤S22；
[0063] 步骤S26，提供铜-磷坯块；
[0064] 步骤S27，使用超声波探伤仪对铜-磷坯块进行检测，其中，超声波频率选择为15MHz；
[0065] 步骤S28，根据超声波检测结果，评估铜-磷坯块的质量。
[0066] 下面结合图3和4对图2所示的各步骤进行详细说明。
[0067] 步骤S21，提供铜-磷坯块的标准试样。请参考图3，其是一种铜-磷坯块的标准试样30的示意图，其中，标准试样30具有2个缺陷，其中第一缺陷30a(点缺陷)面积较大，第二缺陷30b面积较小。铜-磷坯块的标准试样30与铜-磷坯块具有相同的性能。
[0068] 步骤S22，使用超声波探伤仪对铜-磷坯块的标准试样进行检测，其中，超声波频率选择为15MHz。请参考图4，其是用超声波探伤仪对目标检测物进行检测的示意图。
[0069] 如图4所示，目标探测物40，即图3所示的铜-磷坯块的标准试样30被放置在水中。超声波探伤仪包括超声波探头41、超声波探头架42和控制系统(图中未示出)。超声波探头41用于发送超声波和接收超声波反射，超声波探头架42用于带动超声波探头41移动。本发明人发现，超声波探头41伸入水中的深度h1为6～10mm，超声波探头架42距目标探测物40顶面的距离h2为55mm时，成像清晰，漏检几率低。
[0070] 考虑到超声波对铜-磷坯块的穿透能力，本实施例中，超声波探伤仪的工作频率选择为15MHz。一般，超声波探伤仪还包括有过滤器，用于对超声波进行滤波，以消除外界噪声干扰，达到更准确的检测结果。本实施例中，针对选择的超声波频率为15MHz，过滤器的频率选择为15MHz。
[0071] 测试时，超声波探伤仪的控制系统控制移动超声波探头架42，以带动超声波探头41的移动，使得超声波探头41发出的超声波可以在目标探测物40的整个表面上传播，超声波探头移动的步长(包括水平方向和竖直方向移动的距离)可以根据目标探测物40的大小来调节。当超声波遇到异质界面(如缺陷)时，部分声波会被反射并被超声波探头41接收，超声波探伤仪的控制系统会将反射的超声波信号转换为
电信号，通过分析所述转换的电信号，可以得到缺陷位置、大小和形状等定量化结果。
[0072] 步骤S23，计算超声波探伤仪检测到的铜-磷坯块的标准试样的缺陷率。其中，缺陷率＝缺陷面积/目标探测物面积(％)。具体来说，图4中，标准试样30的缺陷率＝(第一缺陷30a的面积+第二缺陷30b)/标准试样30的面积(％)。
[0073] 步骤S24，判断所述计算得到的缺陷率是否超过预设范围，若是则执行步骤S25，若否则执行步骤S26。本实施例中，标准试样30的缺陷率的预设范围设定为2.57％～2.77％。若计算得到的标准试样30的缺陷率在2.57％～2.77％内，说明超声波探伤仪处于稳定的工作状态，则执行步骤S26。否则，则执行步骤S25。
[0074] 步骤S25，调整超声波探伤仪的控制参数，接着执行步骤S22。超声波探伤仪包括多个可调的控制参数，例如，工作频率、增益控制、衰减控制、步长调节和感度调节等等。经发明人研究和分析发现，针对不同材料的铜-磷坯块式，可以对应设置不同的超声波探伤仪的感度范围，以确保其检测
稳定性，感度又称为探伤灵敏度。本实施例中，针对铜-磷坯块，将感度控制在55～60dB的范围内，可以提高超声波检测的稳定性，感度可以进行微调。在对感度进行微调后，继续执行步骤S22，再对铜-磷坯块的标准试样进行检测并计算缺陷率。
[0075] 步骤S26，提供铜-磷坯块。
[0076] 步骤S27，使用超声波探伤仪对铜-磷坯块进行检测，其中，超声波频率选择为15MHz。对铜-磷坯块进行检测与步骤S22基本相同，不同的是，图4中的目标探测物40为铜-磷坯块，超声波探头41产生的超声波在铜-磷坯块内传播，以检测铜-磷坯块的质量。
[0077] 步骤S28，根据超声波检测结果，评估铜-磷坯块的质量。选用15MHz的超声进行检测，在缺陷尺寸较大时检测效果很好，可以直接从超声波探头接收的反射波的高度来判断界面质量；对于细小的缺陷，通过将反射的超声波信号转换为电信号并对其进行分析，可以获取缺陷的位置、大小和形状，从而实现对铜-磷坯块质量好坏的定性和定量的评估，并且，通过检测能计算出的缺陷率可以精确到小数点后两位。
[0078] 上述步骤完成后，接着对合格的铜-磷坯块进行加工以形成铜-磷阳极。上述步骤中的工艺可以采用现有的工艺加工。
[0079] 为验证本发明的效果，对采用现有工艺形成的铜-磷阳极进行检测，同等条件下，不合格率可以降低5个百分点。
[0080] 综上所述，上述实施例采用超声波铜-磷坯块进行质量检测，其无需破坏铜-磷坯块，通过对超声波信号特征和缺陷特征的分析，可以得到铜-磷坯块的缺陷位置、大小和形状评价的定量化直观结果，从而提高了铜-磷坯块质量检测的客观性和可靠性，并且减少了铜-磷坯块缺陷检测的漏检和误检问题。更重要的是，可以避免由于铜-磷坯块漏检引起的对加工后的铜-磷阳极进行检测时，需对质量不合格的铜-磷阳极进行销毁造成的铜-磷阳极加工工艺中的能耗浪费的问题。
[0081] 除此之外，射线照相法在检验厚工件时随着厚度的增加，其检验灵敏度也会下降，正是因为这个原因，本发明人发现在使用射线照相法对制作好的铜-磷阳极(薄片结构)进行检测时，不合格率较高，而造成此不合格的部分原因是射线照相法对铜-磷坯块检测不准确引起的。
[0082] 研究表明，铜-磷阳极材质的质量对于淀积的铜焊点
薄膜的性质，例如均一度有很大影响。因此，对铜-磷阳极的检测也非常重要。本发明也提供了与上述铜-磷坯块检测类似的方法对铜-磷阳极进行检测，以提高出厂的铜-磷阳极成品的质量，使得在使用过程中，铜-磷阳极为均匀消耗，可以产生更均匀的镀覆膜、并延长了阳极的寿命。
[0083] 具体地，由于铜-磷阳极由铜-磷坯块加工而来，因此，铜-磷阳极与对铜-磷坯块的检测类似，参考图5，以下简略介绍本实施例铜-磷阳极的检测方法。
[0084] 首先执行步骤S31，提供铜-磷阳极的标准试样。
[0085] 执行步骤S32，使用超声波探伤仪对所述铜-磷阳极的标准试样进行检测，其中，超声波频率选择为15MHz；
[0086] 与对铜-磷坯块的检测类似，本实施例中的铜-磷阳极的超声波检测也以水为介质。
[0087] 如步骤S22中所述，参照图4，超声波探头41伸入水中的深度h1为6～10mm，超声波探头架42距目标探测物40顶面的距离h2为55mm时，成像清晰，漏检几率低。该目标探测物40除了为铜-磷坯块的标准试样30、铜-磷坯块外，也可以为铜-磷阳极的标准试样、铜-磷阳极。
[0088] 检测过程中，也采用过滤器对超声波进行滤波，以消除外界噪声干扰。
[0089] 本实施例中，针对选择的超声波频率为15MHz，过滤器的频率也选择为15MHz。
[0090] 执行步骤S33，计算超声波探伤仪检测到的所述铜-磷阳极的标准试样的缺陷率；计算方法与步骤S23相同。
[0091] 执行步骤S34，判断所述计算得到的缺陷率是否超过预设范围，若是则执行步骤S35，若否则执行步骤S36。该预设范围可以与对坯块的设定范围相同，也可以为2.57％～2.77％。
[0092] 执行步骤S35，调整超声波探伤仪的控制参数，接着执行步骤S32。针对铜-磷阳极，可以与坯块设定为相同，例如感度也控制在55～60dB的范围内。
[0093] 执行步骤S36，提供铜-磷阳极。该阳极可以由检测合格的铜-磷坯块进行加工后形成。
[0094] 执行步骤S37，使用超声波探伤仪对铜-磷阳极进行检测，其中，超声波频率选择为15MHz。本步骤除了检测物不同外，大致与步骤S32基本相同
[0095] 执行步骤S38，根据超声波检测结果，评估铜-磷阳极的质量。
[0096] 本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和
修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
