SJ 20515—1995 金电镀层薄层电阻测试方法

 

中华人民共和国电子行业军用标准

金电镀层薄层电阻测试方法               SJ 120515—1995

Test method for sheet resistance of gold plating layer

1范围

1.1主题内容

    本标准规定了用直排四探针装置测试金电镀层薄层电阻的原理、方法及计算。

1.2适用范围

    本标准适用于测试含金量不低于99.0%的金电镀层的薄层电阻。

2引用文件

    本章无条文。

3定义

    本章无条文。

4一般要求

4.1测试环境条件

    温度：23±2℃；

    相对湿度：<60%；

    大气压力：86～106kPa。

4.2测试设备

4.2.1探针装置

4.2.1.1探针材料与尺寸

    探针应采用坚硬、耐磨并具有良好导电性能的材料制成。探针一端磨制成45^*～90^*.的圆锥形，探针尖端直径为25～50μm。

4.2.1.2四探针阵列

  四枚探针为一组，组装在一个绝缘在夹持置上。四探针中心轴线应排成一直线，相邻探针

中心的间距为1±0. 008mm。当探针间距的误差大于本条的规定时，所测得参数应进行修正，

修正计算的方法见附录A（补充件）。

4.2.1,3探针及端子

    探枚探针应有沿轴线方向施加2N力的装置及电路端子。

4.2.1.4探针运行机构

 

装置探针的支架应有使探针阵列向被测样品表面垂直运行的机构，能调整、控制探针阵列中心在样品中心±2mm范围内。并使四探针中心连线与样品长边平行，两线夹角不超过2^*。

4.2.2标准电阻

    标准电阻值为1.0Ω，精度不低于±0.05%。供校准测试电路之用。

4.2.3恒流源

    恒流源在输出直流电100mA档，其不确定度数不大于±0.05%。

4.2.4数字电压表

    数字电压表灵敏度不低于0.1μV。

4.3试样制备

4.3.1试样

    金电镀层薄层电阻测试专用试样是在30mm×20mm×2mm的光洁陶瓷基片上，先用真

空蒸镀0.01μm厚的金或只要起到电镀时导电作用的尽量薄的化学镀铜层，而后进入与制件

.

4.3.2试样加工

    用切割工具将试样周边5mm的金镀层与中心部分  的金镀层分

割开，使之与相绝缘。

5详细要求

5.1方法的原理概要

    原理：让恒流源100mA直流电经过四探针阵列外面一对探针流过样品，用电压表测量里

面一对探针之间的电位差。镀层薄层电阻R．可根据测得的电位差与电流值及其它参数进行

计算得出（见5.2条）。典型电路如下图所示。

 

5.2测量步骤

    a．  校准电路

    接通恒流源，使输出为100mA±50μA，测量标准电阻(1.0Ω)两端的电压降，数字电压表应显示为100mA±50uV。

    b．  调整探针压力

    用测力计检查、调整每个探针的压力为2N。

    c．安放样品

    将待测试样放在测试装置的平台上，使样品长边与探针阵列中心连线平行，交角在2^*之内。

    d．接通电压表。

  把数字电压表接到中间一对探针上。

    e．  效探针阵列

    放下探针阵列到样品上，使探针阵列中心在样品中心±2mm范围内，四探针尖端与样品镀层表面接触良好。    ‘

    f．  接通恒流源

    接通恒流源电源使直流电输出为100mA

    g．  记录电位差

    记下数字电压表显示的电位差值。

    h．  断开恒流源

    断开恒流源的电源。

    i．升探针阵

    升起探针阵。

5.3计算平均值

    测量时，在样品中心±2mm范围内，每相隔0.1～0.2mm测取一组电流、电位差值，共测取三组，计算电位差值的算术平均值。

5.4结果计算

5.4.1样品电阻值R的计算

    以测得的电位差除以100 mA，按式(1)算出样品电阻值：

                           ………………………………………………(1)

  

式中：R——样品电阻值，Ω；

     V—一中间一对探针电位差，mV。

5.4.2金电镀层薄层电阻值的计算

    金电镀层薄屡电阻值按式(2)算出：．

                        ………………………………………………(2)

式中：——金电镀层薄层电阻值．Ω；

      R--样品电阻值．Ω；

      F--修正因子见表l。

表1

厚度 μm	F
2.5	4.2357
5.0	4.2357

 

5.4.3精度

    两个平行实验室对同一样品的薄层电阻测量结果的相对偏差为±1.5%.

5.4.4测试报告

5.4.4.1测试报告应包括卞列项目：

5.4.4.1.1样品情况（由送检单位提供）

  a．样品送检单位；

  b．样品名称；

  c．样品编号；

  d．金电镀层厚度；

  e．测试方法：四探针法（本标准号）。

5.4.4.1.2测试数据

    a．样品尺寸（长度×宽度）；

    b．测试温度、相对湿度、大气压力；

    c．测试设备的名称、编号及检定单位、检定编号；

    d．测量所用电流值；

    e．测得的电位差；

    f．测试结果。

5.4.4.1.3测试鉴证

    a．测试单位（章）；

    b．测试负责人；

    c．测试操作人；

    d．测试日期。

6说明事项

  本标准规定的探针间距为1mm．值即为1mm探针间距的特征值，如欲与探针间距不

为lmm的其他方法测得值相比较时，应将值按该方法规定探针间距进行修正后进行比

较。

    例如，金镀层电阻值是探针间距为1.27mm时的特征值，采用本方法测得的值应按式

(3)进行修正后进行比较：

                       ………………………………………………(3)

式中：--本标准测得值与其他方法测得值相比时的修正值，Ω；

      --按本标准测得的金电镀层薄层电阻值，Ω。

附录A（标准的附录）

修正囱数计算方法

A1探针间距

A1.1用工具显微镜检测探针阵列压痕，记下X座标值(A、B、……H）：

                  

H  G    F    E．    D  C    B    A

                      图A1典型探针阵压痕示意

A1.2计算探针间距S1、S2、S3及探针平均间距：

               

 

 

 

                       ……………………………………(2)

式中：——探针平均间距．mm

      S1___探针1到探针2的距离．mm

      S2-一探针2到探针3的距离．mm

      S3__探针3到探针4的距离．mm。

A2   计算擦针间距修正因子.

                ………………………………………(A2)

式中：——探针间距修正因子；

      S2——探针2到探针3的距离．mm

      ——探针平均间距．mm．

A3   计算矩形薄膜横向修正因子C

计算样品宽度W与探针平均间距之比（W／）；

计算样品长度L与宽度W之比(L/W)；

用线性内插法由表A1确定横向修正因子C值。

 

表A1矩形薄膜横向修正因子C

W／	L/W=l	L/W=2	L/W=3	L/W=4
1.00	…	…	0.9988	0.9994
1.25	…	…	1.2467	1.2248
1:50	…	1.4788	1.4893	1.4893
1.75	…	1.7196	1.7238	1.7238
2.00	…	I．9454	1.9475	1.9475
2.50	…	2.3532	2.3541	2.3541
3.00	2.4575	2.7000	2.7005	2.7005
4.00	3.1137	3.2246	3.2248	3.2248
5.00	3.5098	3.5749	3.5740	3.5750
7.50	4.0095	4.0361	4.0362	4.0362
10.00	4.2209	4.2357	4.3257	1.3257
15.00	4.3882	4.3947	4.3947	4.3947
20.00	4.4516	4.4553	4.4553	4.4553
40.00	4.5190	4.5129	4.5129	4.5129
∞	4.5324	4.5324	4.5324	4.5324

 

A4计算薄膜厚度修正因子F（t/）

    计算镀层厚度t与探针平均间距亏之比（t／）；

用线性内插法从表A2确定薄膜厚度修正因子F(t／)。

表A2薄膜厚度修正因子

t／	F（t／）
O. 4000	0.9995
0.5000	0.9974
0.5555	0.9948
0.6250	O.9898
0.7143	0.9798
0.8333	0.9600
1.0000	O.9214

 

A5计算修正因数F

                   ………………………………………………(A3)

式中:F__修正因数；

     C——矩形薄膜横向修正因子；

    F(t/)——薄膜厚度修正因子；

    ——探针间距修正因子。

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