铜箔拉力测试

PCB铜箔剥离实验方法及拉力、压力，剪切力实验方法发布时间：12-09-25来源：东莞市越联检测仪器有限公司点击量：42212更多PCB铜箔剥离实验方法及拉力、压力，剪切力实验方法由于PCB抄板技术涉及的范围非常广泛，所以决定了它的生产过程较为复杂，从简单的机械加工到复杂的机械加工，有普通的化学反应还有光化学电化学热化学等工艺，再到计算机辅助设计CAM等多方面的知识。（一） PCB材料对挠曲性能的影响：1、 铜箔的分子结构及方向（即铜箔的种类） 压延铜的耐折性能明显优于电解铜箔。2、 铜箔的厚度 就同一品种而言铜箔的厚度越薄其耐折性能会越好。3、 基材所用胶的种类一般来说环氧树脂的胶要比压克力胶系的柔软性要好。所以在要求高挠性材料的选择时以环氧系为主。且拉伸模量（tensilemodulvs）较高的胶可提高挠曲性。4、 所用胶的厚度 胶的厚度越薄材料的柔软性越好。可使PCB挠曲性提高。5、 绝缘基材 绝缘基材PI的厚度越薄材料的柔软性越好，对PCB抄板的挠曲性有提高，选用低拉伸摸量（tensilemodolos）的PI对PCB抄板的挠曲性能越好。（二） PCB抄板的制作工艺对挠曲性能的影响：1、 PCB组合的对称性在基材贴合覆盖膜后，铜箔两面材料的对称性越好可提高其挠曲性。因为其在挠曲时所受到的应力一致。线路板两边的PI厚度趋于一致，线路板两边胶的厚度趋于一致2、 压合工艺的控制在coverlay压合时要求胶完全填充到线路中间，不可有分层现象（切片观察）。若有分层现象在挠曲时相当于裸铜在挠曲会降低挠曲次数。（三） PCB抄板剥离强度的提高剥离强度主要是衡量胶粘剂的性能。一般来讲胶的厚度越厚其剥离强度会越好，但这并不是绝对的，因为不同的生产商的胶的配方与结构是不一样的。若胶的分子结构很小的话，胶与铜箔的粘接面积会增加。从而提高粘结力，剥离强度随之提高。现材料生产商中，韩国世韩的材料就是利用此方法来提高剥离强度，同时降低胶厚的。另外铜箔本身的黑化处理工艺好坏与否及黑化层的成分对其胶粘剂与铜箔的粘合力也会有所影响。综上所述，要提高PCB的挠曲性能和剥离强度既要从材料选择上考虑，也要从生产工艺上控制。对于挠曲性我们希望选择更薄的材料，而又受到剥离强度和成本的制约，这可能是一直存在于PCB行业的矛盾。而电子产品的趋向是更小更轻更方便，从而使得PCB要求层数更多、材料更薄、性能更好。电解铜箔质量检测，主要包括电解铜箔的厚度、单位面积质量、抗高温氧化性、质量电阻率、抗拉强度、伸长率、可焊性、剥离强度的检测，现分述如下。电解铜箔厚度检测方法测箔的厚度应使用分度值为0.001mm的读数千分尺或其他适当的仪器，测量时一定要注意将千分尺先调零，并且旋转力要造度。电解铜箔单位面积质量检测方法采用量程为0-200g,最小分度值为0.1mg的天平，切取边长为(100士0.2)mm的正方形，厚度为铜箔厚度的试样3个。取样位置在铜箔宽度方向的中心及两侧各取1个试样，然后在天平上称重(精确到0.1mg)，记录其质量。测定结果取3个试样的质量算术平均值。电解铜箔抗高温氧化性检测方法切取3块100mmX100・mm的铜箔试样，在200'c烘箱中烘制15min，然后取出观察铜箔有元氧化变色。电解铜箔质量电阻率检测方法采用精度不低于0.05级直流双臂电桥或等精度的其他设备，还需用量程为0-200g，最小分度值为0.1mg的天平。切取长度为330mm、宽为(25±0.2)mm、厚度为铜街厚度的试样4个。取样位置为铜箔宽度方向中间部位及两侧各取1个试样，横向取1个试样。将4个试样分别放在天平上称重(精确到0.1mg)，记录其质量。再测出室内温度并记录。试样的光面应与夹具的4端相接触，电位端与试样的接触应为线接触或点接触，电流端应为带状接触。线及带的方面应与试样的长度方向垂直，两电位端之间的距离为(150士1.0)mm。两电流端之间的距离为300mm，两边的电流端与电位端之间的距离应相等。标准电阻的电流端与试样电流端之间的电阻，应小于单标准电阻及试样的电阻。将试样平直地夹在夹具上，在测试过程中，应尽量采用小电流，以免使试样变热引起额外误差。判断电流是否过大的方法，是将测试电流增加40%，若增加电流后，测得的电阻值大于原电流测出值的0.06%，则认为电流过大。这时必须降低测试电流，再重复以上试验，直到小于0.06%时为止。正反方向电流各测一次，取其算术平均值。计算公式如下：式中P(to)—一温度为20°C时试样的质量电阻率，Q・g/m2;R(t)一一室温为tC时测得的试样电阻值，Q;t一一室内温度,C;m一一试样质量,g；Lo一一试样长度,m;L一一两电位端之间的距离,m。计算出的质量电阻率值中最大值为试验结果。电解铜箔抗拉强度及伸长率的检测方法准备工作采用量程为0T000N，示值误差为±1%的拉力试验机；量程为1T000g,最小分度值为20mg的天平;量程为0-300mm，最小分度值为0.02mm的游标卡尺或相应精度的量具。切取长度为(200土0.5)mm、宽度为(15±0.25)mm、厚度为铜？自厚度的试样4个。取样位置在铜筒宽度方向处上沿纵、横方向各取2个试样。将4个试样分别放在天平上称重(精确到20mg)并记录质量。用量具测量试样长度L。并记录。按下式计算试样截面积So。So=m/p.Lo式中So一一试样截面积,cm2;m一一试样质量,g；lo一一试样长度,cm;P—一密度，取8.9g/cm3。用软铅笔在试样上划出两条标记，两标线之间的距离为50mm。所划标线距夹头的距离不得小于3mm。试样机夹头距离为(125士0.1)mm。试验机夹头速度为50mm/min。试验温度为(20±10)°C,否则应在记录和试验报告中注明。抗拉强度的测定对试样进行连续施荷直至拉断，由测力度盘或拉伸曲线上读出最大负荷凡，并按下式计算抗拉强度Pb。Pb=Fb/So式中Pb 抗拉强度,MPa;Fb一一最大负荷,N;So一一试样截面积,mm2。（3）伸长率的测定试样拉断后的两线间的距离为LI，在试样上量得或由拉伸曲线上读得。可用直线法或移位法（仲裁时用移位法）测出LI。按下式计算伸长率5。8=（L1一Lo）/Lox100%式中5 伸长率,％;Lo一一两标线间的距离,mm;L1一一拉断后两标线间的距离,mm。4个试样试验结果的算术平均值,为该项试验的结果。电解铜箔可焊性检测方法采用助焊剂的基本组成为:松香25%，异丙醇（或乙醇）75%。试验仪器采用可焊性测试仪及8-12倍放大镜。切取边长为（30土1）mm的正方形，厚度为原箔厚度的10个试样。试样在室温下浸泡在中性有机溶剂中5min以去油污。取出干燥，再浸入盐酸溶液(体积比为1份密度为1.18g/em3的盐酸和4份水)中，15s后取出，用去离子水或蒸锢水漂洗，用热空气干燥。将试样浸入助焊剂中，至少保持1min取出垂直放置，排除多余助焊剂,在涂助焊剂后2h内测试。将焊料升温并保持在温度(235+5)°C，将已涂助焊剂的试样装入测试夹具中，安装到可焊性测试仪上。浸焊时间选用2s，据此调整可焊性测试仪。启动可焊性测试仪，对试样进行自动浸焊。浸焊后用适当有机溶剂清除试样表面的残余助焊剂。在合适的光线下，用放大镜观察试样的润湿状态。铜箔的可焊性应合格。即:铜宿润湿良好，焊料覆盖良好。浸焊面应覆盖一层平滑光亮的焊料层，但允许在大约5%的面积有分散的缺陷。10个试样中至少有6个通过为合格。电解铜箔剥离强度的检测方法采用示值误差不超过1%的带记录仪的剥离试验机，试样的破坏负荷应在试验机示值范围的15%-85%之间。剥离试验机应带有合适的油浴，其温度范围在室温到300'c之间可调，控温精度为±2%。将铜箔压制成覆铜箔板，在被试覆铜板上切取长度为(75±1)mm、宽度为(50±1)mm、厚度为原板厚、边缘整齐的试样5块。印制出标准图形，使铜箔的抗剥强度试条宽为(3±0.2)mm两试条之间的距离为10mm，每块试样共4条用于做抗剥强度试验。当铜箔标称厚度小于35um时，在蚀刻标准试验图形前，可采用沉积铜的方法增加铜箔厚度，以免剥离时铜锚拉断，但沉积后铜锚的厚度不得超过38um。同时在试验报告中应说明原来铜徊的标称厚度。将试样一端的铜箔从基材上剥开约10mm，然后把试样夹持剥离机的试样架上，用试样夹夹住剥开的铜箔。注意夹样品时铜筒应与基材垂直，并把剥开的铜箔整个宽度夹住。启动剥离机均匀施加拉力。拉力方向与基材平面保持垂直。允许偏差为土5°，使铜徊以(50土5)mm/min的恒定速度进行剥离。记录剥离长度不小于25mm过程中的最小剥离力、单位宽度所需的最小的负荷为剥离强度，以牛顿每毫米(N/mm)表示。对薄的容易弯曲的板材在进行试验前，可在其背面粘上一层刚性的板，以免试验期间试样产生弯曲。下面介绍几种剥离强度试验方法，怎样检测供需双方可以商定。热冲击后剥离强度试验采用焊锡浴，浴深度不小于40mm，浴口面积不小于100mmX100mm，并附有调温装置，其温度范围0-300'c，控温精确度±2'c。焊锡浴应保证不受通风的影响，焊料应符合GB2423.28附录B的规定。将焊锡浴加热至温度(260士5)'C，并在整个试验过程中保持温度稳定，测温点位于液面下(25士2.5)mm处。把试样有图形的一面朝下投放到清洁的熔融的焊料表面上，放置时间按产品标准规定。试样达到规定的浸焊时间后取出，检查是否起泡或分层，如元起泡分层，则冷至15-35'C,再在剥离试验机上测定其剥离强度。干热后的剥离强度试验采用可控制温度±2'c的电热鼓风恒温箱。把试样挂在恒温箱内，使试样的表面与鼓风的气流平行。升温至供需商定的处理温度，处理时间为：500士5)h。在整个加热过程中箱内空气循环。干热处理后取出试样，冷却后检查是否起泡或分层，如不起泡或分层再在剥离试验机上测其剥离强度。暴露于溶剂蒸汽的剥离强度溶剂采用三氯乙;皖或由供需双方协商确定的其他溶剂。先用合适的溶剂蒸汽发生装置，将试样置于常压下煮沸的三氯乙烧蒸汽中，经(120±5)s取出，立即检查有无起泡或分层，然后在室内放置24h后，再检查一次如无起泡或分层，再在剥离试验机上测定其剥离强度。模拟电镀条件下暴露后的剥离强度采用搅拌均匀的无水硫酸铀蒸馆水溶液作为电解液，其浓度为10g/dm3，模拟电镀槽及碳棒(阳极)，约5V的直流电源，总阻值约300，电流为0.2A的可变电阻，能测量0.2A的直流电流表。在装有搅拌模拟电镀槽中，一边插入碳棒作为阳极，另一边插入一根带夹子的硬铜线，以作夹持样用，再插入温度计。将配制好的硫酸铀溶液放入槽中，搅拌均匀，并加热(70土2)'Co先将试样上4根铜箔条用适当方法连接起来，然后夹到试样夹上作为阴极，使试样的铜箔条保持垂直，并刚好浸入液体中。在试样与碳棒间加约5V的直流电压，并调节至铜箔上的电流密度为215A/m2，经(20士2)min，使之冷却至室温，如无起泡或分层以及铜箔脱落，则在剥离试验机上测定剥离强度。高温下的剥离强度将剥离试验机的油浴加热到产品标准规定的温度，温度允差为±2'C,在整个试验过程中保持温度稳定，测温点于液面下(25±2.5)mm处。从试样的一端将铜箔从基材上剥开不小于10mm，然后把试样夹在剥离试验机的试样架上，用试样夹夹住剥开的铜箔，注意夹试样时铜箔应与基材垂直，并把剥开的铜箔整个宽度夹住。按供需双方协定的浸没温度与时间调节设备，然后启动试验机，使试样自动下降到油浴面下(25±2.5)mm处，经受规定时间后，试验机自动进行热态下剥离试验。记录剥离长度不小于25mm过程中的最小剥离力。高温剥离试验时，用1个试样，将试样裁定4条样条分别进行测试。对低于温度160'c的剥离试验，也可以在空气循环加热箱中进行，试样达到要求的温度后，保持(60士6)min，然后进行剥离试验，并在15min之内完成。如因铜箔断裂或测定装置读数范围有困难时，高温剥离强度的测试可用宽度大于3mm的印制导体。剥离强度结果计算与评定，以4个试样的最小剥离力作为试验结果，把单位宽度所需要的最小剥离力作为剥离强度，以牛顿每毫米(N/mm)表示。PCB外观及功能性测试术语(一)1.1asreceived验收态提交验收的产品尚未经受任何条件处理，在正常大气条件下机械试验时阿状态1.2productionboard成品板符合设计图纸，有关规范和采购要求的，并按一个生产批生产出来的任何一块印制板testboard测试板用相同工艺生产的，用来确定一批印制板可接受性的一种印制板.它能代表该批印制板的质量testpattern 测试图形用来完成一种测试用的导电图形.图形可以是生产板上的一部分导电图形或特殊设计的专用测试图形，这种测试图形可以放在附连测试板上液可以放在单独的测试板上(coupon)1.5compositetestpattern 综合测试图形两种或两种以上不同测试图形的结合，通常放在测试板上1.6qualityconformancetestcircuit 质量一致性检验电路在制板内包含的一套完整的测试图形，用来确定在制板上的印制板质量的可接受性1.7testcoupon 附连测试板质量一致性检验电路的一部分图形，用于规定的验收检验或一组相关的试验1.8storagelife储存期2外观和尺寸2.1visual examination 目检用肉眼或按规定的放大倍数对物理特征进行的检查2.2blister起泡基材的层间或基材与导电箔之间，基材与保护性涂层间产生局部膨胀而引起局部分离的现象.它是分层的一种形式2.3blowhole气孔由于排气而产生的孔洞2.4bulge凸起由于内部分层或纤维与树脂分离而造成印制板或覆箔板表面隆起的现象2.5circumferential separation 环形断裂一种裂缝或空洞.它存在于围绕镀覆孔四周的镀层内，或围绕引线的焊点内，或围绕空心铆钉的焊点内，或在焊点和连接盘的界面处2.6cracking裂缝金属或非金属层的一种破损现象,它可能一直延伸到底面.2.7crazing微裂纹存在于基材内的一种现象,在织物交织处，玻璃纤维与树脂分离的现象.表现为基材表面下出现相连的白色斑点或十字纹,通常与机械应力有关2.8measling白斑发生在基材内部的,在织物交织处，玻璃纤维与树脂分离的现象，表现位在基材表面下出现分散的白色斑点或十字纹，通常与热应力有关2.9crazingofconformalcoating 敷形涂层微裂纹敷形涂层表面和内部呈现的细微网状裂纹2.10delamination分层绝缘基材的层间，绝缘基材与导电箔或多层板内任何层间分离的现象2.11dent压痕导电箔表面未明显减少其厚度的平滑凹陷2.12estraneouscopper残余铜化学处理后基材上残留的不需要的铜2.13fibre exposure 露纤维基材因机械加工或擦伤或化学侵蚀而露出增强纤维的现象2.14weave exposure 露织物基材表面的一种状况，即基材中未断裂的编织玻璃纤维未完全被树脂覆盖2.15weavetexture显布纹基材表面的一种状况，即基材中编织玻璃布的纤维未断裂,并被树脂完全覆盖，但在表面显出玻璃布的编组花纹2.16wrinkle 邹摺覆箔表面的折痕或皱纹2.17haloing 晕圈由于机械加工引起的基材表面上或表面下的破坏或分层现象通常表现为在孔周围或其它机械加工部位的周围呈现泛白区域2.18holebreakout孔破连接盘未完全包围孔的现象2.19flare 锥口孔在冲孔工程师中,冲头退出面的基材上形成的锥形孔2.20splay 斜孔旋转钻头出偏心，不圆或不垂直的孔2.21void 空洞局部区域缺少物质2.22hole void 孔壁空洞在镀覆孔的金属镀层内裸露基材的洞2.23inclusion夹杂物夹裹在基材,导线层，镀层涂覆层或焊点内的外来微粒2.24lifted land 连接盘起翘连接盘从基材上翘起或分离的现象，不管树脂是否跟连接盘翘起2.25nailheading钉头多层板中由于钻孔造成的内层导线上铜箔沿孔壁张的现象2.26nick缺口2.27nodule结瘤凸出于镀层表面的形状不规则的块状物或小瘤状物2.28pinhole针孔完全穿透一层金属的小孔2.30resinrecession树脂凹缩在镀覆孔孔壁与钻孔孔壁之间存在的空洞，可以从经受高温后的印制板镀覆孔显微切片中看到2.31scratch划痕2.32bump凸瘤导电箔表面的突起物2.33conductorthickness 导线厚度2.34minimumannularring 最小环宽2.35registration重合度印制板上的图形，孔或其它特征的位置与规定的位置的一致性2.36base material thickness 基材厚度2.37metal-cladlaminate thickness 覆箔板厚度2.38resin starved area缺胶区层压板中由于树脂不足，未能完全浸润增强材料的部分•表现为光泽差,表面未完全被树脂覆盖或露出纤维2.39resinricharea富胶区层压板表面无增强材料处树脂明显变厚的部分，即有树脂而无增强材料的区域2.40gelationparticle 胶化颗粒层压板中已固化的,通常是半透明的微粒2.41treatmenttransfer 处理物转移铜箔处理层（氧化物）转移到基材上的现象，表面铜箔被蚀刻掉后,残留在基材表面的黑色.褐色，或红色痕迹 2.42printedboardthickness 印制板厚度基材和覆盖在基材上的导电材料（包括镀层）的总厚度2.43totalboardthickness 印制板总厚度印制板包括电镀层和电镀层以及与印制板形成一个整体的其它涂覆层的厚度2.44rectangularity垂直度矩形板的角与90度的偏移度3电性能3.1contactresistance 接触电阻在规定条件下测得的接触界面处的经受表面电阻3.2surfaceresistance 表面电阻在绝缘体的同一表面上的两电极之间的直流电压除以该两电极间形成的稳态表面电流所得的商在绝缘体表面的直流电场强度除以电流密度所得的商3.4volumeresistance 体积电阻加在试样的相对两表面的两电极间的直流电压除以该两电极之间形成的稳态表面电流所得的商3.5volumeresistivity 体积电阻率在试样内的直流电场强度除以稳态电流密度所得的商3.6dielectrieconstant 介电常数规定形状电极之间填充电介质获得的电容量与相同电极间为真空时的电容量之比3.7dielectriedissipationfactor 损耗因数对电介质施加正弦波电压时，通过介质的电流相量超前与电压相量间的相角的余角称为损耗角•该损耗角的正切值称为损耗因数3.8Qfactor 品质因数评定电介质电气性能的一种量•其值等于介质损耗因数的倒数3.9dielectriestrength 介电强度单位厚度绝缘材料在击穿之前能够承受的最高电压3.10dielectriebreakdown介电击穿绝缘材料在电场作用下完全丧失绝缘性能的现象3.11comparativetrackingindex 相比起痕扌旨数绝缘材料在电场和电解液联合作用下，其表面能够承受50滴电解液而没有形成电痕的最大电压3.12arcresistance耐电弧性在规定试验条件下,绝缘材料耐受沿其表面的电弧作用的能力•通常用电弧在材料表面引起碳化至表面导电所需时间3.13dielectriewithstandingvoltage耐电压绝缘没有破坏也没有传导电流时的绝缘体所能承受的电压3.14surfacecorrosiontest 表面腐蚀试验确定蚀刻的导电图形在极化电压和高湿条件下，有无电解腐蚀现象的试验3.15electrolyticcorrosiontestatedge边缘腐蚀试验确定在极化电压和高湿条件下，基材是否有引起与其接触的金属部件发生腐蚀现象的试验PCB外观及功能性测试术语（二）4非电性能4.1bondstrength 粘合强度使印制板或层压板相邻层分开时每单位面积上所需要的垂直于板面的力4.2pulloffstrength 拉出强度沿轴向施加负荷或拉伸时，使连接盘与基材分离所需的力4.3pulloutstrength 拉离强度沿轴向施加拉力或负荷时，使镀覆孔的金属层与基材分离所需的力6.4.5peelstrength剥离强度从覆箔板或印制板上剥离单位宽度的导线或金属箔所需的垂直于板面的力6.4.6bow弓曲层压板或印制板对于平面的一种形变.它可用圆柱面或球面的曲率来粗略表示.如果是矩形板，则弓曲时它的四个角都位于同一平面4.7twist扭曲矩形板平面的一种形变•它的一个角不在包含其它三个角所在的平面内4.8camber弯度挠性板或扁平电缆的平面偏离直线的程度4.9coefficientofthermalexpansion 热膨胀系数(CTE)每单位温度变化引起材料尺寸的线性变化4.10thermalconductivity 热导率单位时间内，单位温度梯度下，垂直流过单位面积和单位距离的热量4.11dimensionalstability 尺寸稳定性由温度，湿度化学处理，老化或应力等因素引起尺寸变化的量度4.12solderability可焊性金属表面被熔融焊料浸润的能力4.13wetting 焊料浸润熔融焊料涂覆在基底孔金属上形成相当均匀,光滑连续的焊料薄膜4.14dewetting半润湿熔融焊料覆在基底金属表面后，焊料回缩，遗留下不规则的焊料疙瘩，但不露基底金属4.15nowetting不润湿熔融焊料与金属表面接触,只有部分附着于表面，仍裸露基底金属的现象4.16ionizablecontaminant 离子污染加工过程中残留的能以自由离子形成能溶于水的极性化合物列如助焊剂的活性剂，指纹，蚀刻液或电镀液等,当这些污染溶于水时，使水的电阻率下降4.17microsectioning显微剖切为了材料的金象检查，事先制备试样的方法•通常采用截面剖切，然后灌胶，研磨，抛光,蚀刻，染色等制成4.18platedthroughholestrueturetest 镀覆孔的结构检验将印制板的基材溶解后，对金属导线和镀覆孔进行的目检4.19solderfloattest 浮焊试验在规定温度下将试样浮在熔融焊料表面保持规定时间，检验试样承受热冲击和高温作用的能力4.20machinability 机械加工性覆箔板经受钻，锯，冲，剪等机加工而不发生开列，破碎或其它损伤的能力4.21heatresistance耐热性覆箔板试样置于规定温度的烘箱中经受规定的时间而不起泡的能力4.22hotstrengthretention 热态强度保留率层压板在热态时具有的强度与其在常态时强度的百分率4.23flexuralstrength弯曲强度材料在弯曲负荷下达到规定挠度时或破裂时所能承受的最大应力4.24tensilestrength 拉伸强度在规定的试验条件下，在试样上施加拉伸负荷断裂时所能承受的最大拉伸应力.25elongation 伸长率试样在拉伸负荷下断裂时，试样有效部分标线间距离的增量与初始标线距离之比的百分率4.26tensilemodulesofelasticity 拉伸弹性模量在弹性极限范围内，材料所受拉伸应力与材料产生的相应应变之比4.27shearstrength 剪切强度材料在剪切应力作用下断裂时单位面积所承受的最大应力4.28tearstrength 撕裂强