一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法

摘要

本发明涉及微米孔通孔内壁质量的无损检测方法，涉及一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法。将待测微米孔样件固定于装有电解质溶液的电解池中间，微米孔样件将电解池中电解质溶液分成两部分，电解质溶液只能从微米孔样件通孔实现互通。接着将直流电源正负极电极分别插入微米孔样件两侧溶液中，施加电压后，两个电极间通过微米孔形成一个离子电流通路。电解池中探针通过夹持装置装夹在推进装置上，通过推进装置推进探针进入微米孔内，检测探针在进入微米孔内时阻塞电流变化的情况，从而实现对微米孔内壁质量的检测。本发明根据检测到的阻塞电流信号变化，对电流信号的分析实现对微米孔通孔内壁质量的快捷有效无损检测，保障产品生产过程中的质量控制。

权利要求

1.一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1. 获取待测微米孔样件；

S2. 制备检测装置：

S21.将待测微米孔样件固定于电解池中间，往电解池中注入电解质溶液；微米孔样件将电解池中的电解质溶液分成两部分，两部分的电解质溶液只能通过微米孔样件的通孔实现互通；

S22. 将直流电源的正负极电极分别插入微米孔样件两侧的电解质溶液中；电极与电解池外部的直流电源、电流检测仪串联连接；当直流电源施加电压后，正负电极之间通过微米孔形成一个离子电流通路；

S23. 在电解池中设置推进装置，在推进装置上通过夹持装置夹设有探针，当推动推进装置时，所述的探针沿待测微米孔的中轴线方向推进并穿过待测微米孔；

S3. 推动推进装置，使探针沿待测微米孔的中轴线方向推进，记录探针进入待测微米孔内时阻塞电流的变化；

S4. 根据阻塞电流信号的变化转换为待测微米孔孔壁的形貌，进行质量分析检测。

2.根据权利要求1所述的一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法，其特征在于，所述的微米孔为通孔。

3.根据权利要求1所述的一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法，其特征在于，所述的探针为绝缘材料。

4.根据权利要求3所述的一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法，其特征在于，所述的探针的直径值为所述微米孔直径值的10% 70%。

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5.根据权利要求4所述的一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法，其特征在于，所述的探针的长度值为所述微米孔长度值的110% 300%。

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6.根据权利要求1至5任一项所述的一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法，其特征在于，所述的电极为石墨烯电极、Cu及其电阻率低的合金、Ag及其电阻率低的合金。

说明书

一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及微米孔孔壁检测方法，更具体地，涉及一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法。

背景技术

[0002] 随着电子工业的飞速发展，电子技术向大规模、高集成、精细化发展，电子设备越来越复杂，电子产品和设备中的孔也不断向微米甚至是纳米小尺寸范围发展，而微米孔的精细化加工质量直接影响到电子产品的质量和成本。

[0003] 目前没有针对微米通孔内壁孔化质量(包括孔壁粗糙度、孔壁孔化完整度以及孔化厚度等方面)的快速有效的检测手段。现有对微米孔的检测方法是基于光学原理，这些方法只能检测直射光线所能到达的地方，因而仅能检测孔形状、直径、位置等属性，但对于孔内壁缺陷(比如孔内壁有细小毛刺，孔内壁有螺纹、凹陷、等问题)则无法做到有效的检测，这些缺陷直接影响产品的后继加工质量和成品质量。如，在PCB微米孔通孔内壁质量检测中，PCB切片分析技术在显微镜下可以直接观察到孔的形貌和板内材料结构，但是制作切片需要破坏生产板，制作工序多、时间长，影响生产效率，增加生产投入成本。

发明内容

[0004] 本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法，有效实现对通孔内壁质量的无损检测。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法，包括以下步骤：

[0006] S1.获取待测微米孔样件；

[0007] S2.制备检测装置：

[0008] S21.将待测微米孔样件固定于电解池中间，往电解池中注入电解质溶液；微米孔样件将电解池中的电解质溶液分成两部分，两部分的电解质溶液只能通过微米孔样件的通孔实现互通；

[0009] S22.将直流电源的正负极电极分别插入微米孔样件两侧的电解质溶液中；电极与电解池外部的直流电源、电流检测仪串联连接；当直流电源施加电压后，正负电极之间通过微米孔形成一个离子电流通路；

[0010] S23.在电解池中设置推进装置，在推进装置上夹设探针，当推动推进装置，所述的探针沿待测微米孔的中轴线方向推进并穿过待测微米孔；

[0011] S3.推动推进装置，使探针沿待测微米孔的中轴线方向推进，记录探针进入待测微米孔内时阻塞电流的变化；阻塞电流大小与探针在孔内长度位置形成电流-位置曲线，当微米孔通孔为理想圆柱孔时，阻塞电流大小与所述探针在孔内长度位置成线性关系，电流-位置曲线斜率为常数C；当所述微米孔通孔中有凹陷时，对应探针在孔内长度位置阻塞电流下降速度减缓，然后回复所述线性关系，电流-位置曲线斜率先增大后减小到所述常数C；当所述微米孔通孔中有突起时，对应探针在孔内长度位置阻塞电流下降速度加快，然后回复所述线性关系，电流-位置曲线斜率先减小后上升增大到所述常数C；

[0012] S4.根据阻塞电流信号的变化转换为待测微米孔孔壁的形貌，进行质量分析检测。

[0013] 进一步地，所述的微米孔为通孔。

[0014] 进一步地，所述的探针为绝缘材料。绝缘材料以防止探针和溶液进行电化学反应，成为离子电流通路中的导体，如金属导体，影响电流检测的准确性。

[0015] 作为优选地，所述的探针的直径值为所述微米孔直径值的10％～70％。将微米孔的直径设为10％～70％能够防止探针和孔接触，对孔造成损坏和影响电流检测[0016] 作为优选地，所述的探针的长度值为所述微米孔长度值的110％～300％。探针长度长于微米孔长度，以对微米孔进行完整检测。

[0017] 进一步地，所述的电极为石墨烯电极、Cu及其电阻率低的合金、Ag及其电阻率低的合金。

[0018] 与现有技术相比，有益效果是：本发提供的一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法，根据微米孔通孔内壁形貌的变化引起探针过孔时检测到的阻塞电流信号变化，通过对电流信号的分析实现对微米孔通孔内壁质量的简单快捷、有效、无损检测，保障产品生产过程中的质量控制。

附图说明

[0019] 图1是本发明检测装置结构示意图。

[0020] 图2是本发明待测样件通孔局部放大图和阻塞电流信号图，所述探针位于样件通孔左端入口处。

[0021] 图3是本发明待测样件通孔局部放大图和阻塞电流信号图，所述探针位于样件通孔孔内壁凹陷处。

[0022] 图4是本发明待测样件通孔局部放大图和阻塞电流信号图，所述探针位于样件通孔孔内壁凸起处。

[0023] 图5是本发明待测样件通孔局部放大图和阻塞电流信号图，所述探针位于样件通孔右端出口处。

具体实施方式

[0024] 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

[0025] 实施例1：

[0026] 如图1所示，一种微米孔通孔内壁质量的无损检测方法，包括以下步骤：

[0027] S1.获取待测微米孔样件，微米孔为通孔，待测微米孔样件为对孔质量有要求的产品，可以为PCB等；在本实施例中，待测微米孔样件为PCB，PCB微米孔直径为100μm，PCB微米孔孔长度为1600μm。

[0028] S2.制备检测装置：

[0029] S21.将待测微米孔样件固定于电解池中间，往电解池中注入电解质溶液；微米孔样件将电解池中的电解质溶液分成两部分，两部分的电解质溶液只能通过微米孔样件的通孔实现互通；在本实施例中，电解质溶液为NaCl溶液；

[0030] S22.将直流电源的正负极电极分别插入微米孔样件两侧的电解质溶液中；电极与电解池外部的直流电源、电流检测仪串联连接；当直流电源施加电压后，正负电极之间通过微米孔形成一个离子电流通路；其中，电极为石墨烯电极、Cu及其电阻率低的合金、Ag及其电阻率低的合金；在本实施例中，正电极和负电极均为Ag；电流检测仪为膜片钳放大器，直流电源的电压为5V；

[0031] S23.在电解池中设置推进装置，在推进装置上通过夹持装置夹设有探针，当推动推进装置，所述的探针沿待测微米孔的中轴线方向推进并穿过待测微米孔；其中，探针为绝缘材料，如特氟龙、有机玻璃等；探针的直径值为所述微米孔直径值的10％～70％；探针长度值为所述微米孔长度值的110％～200％；在本实施例中，探针为特氟龙，探针的直径值为50μm，长度值为1800μm。

[0032] S3.推动推进装置，使探针沿待测微米孔的中轴线方向推进，记录探针进入待测微米孔内时阻塞电流的变化，如图2至图5所示；阻塞电流大小与探针在孔内长度位置形成电流-位置曲线，当微米孔通孔为理想圆柱孔时，阻塞电流大小与所述探针在孔内长度位置成线性关系，电流-位置曲线斜率为常数C；当所述微米孔通孔中有凹陷时，对应探针在孔内长度位置阻塞电流下降速度减缓，然后回复所述线性关系，电流-位置曲线斜率先增大后减小到所述常数C；当所述微米孔通孔中有突起时，对应探针在孔内长度位置阻塞电流下降速度加快，然后回复所述线性关系，电流-位置曲线斜率先减小后上升增大到所述常数C。

[0033] S4.根据阻塞电流信号的变化转换为待测微米孔孔壁的形貌，进行质量分析检测。具体的计算方法为：

[0034] 1.根据微米孔通孔的电导公式 其中电导 I为检测电流，U为直流电源电压，σ为电解质溶液的电导率，d为孔的直径，l为孔长度。

[0035] 2.探针没有进入微米孔通孔时，电导 d0为微米孔通孔的理论直径，l0为微米孔通孔长度；

[0036] 3.探针进入微米孔通孔后，如图3所示，把微米孔通孔分成3部分，长度分别为l1、l2、l3，对应电阻是R1、R2、R3，又 则 对于微米孔通孔有探针部分电导为 dtz为探针直径；探针进入微米孔通孔时产生阻塞电流，对应电流-位置图起始点a(x0，I0)；

[0037] 4.联立：

[0038]

[0039] 可得函数f(x，I，d)＝0，Δl趋近于无穷小，求解得到微米孔通孔每个位置x处的直径d。

[0040] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。