PCB厚铜板铜箔附着力测试方法与标准
铜箔附着力作为衡量厚铜板质量的关键指标之一,直接关系到电路板的可靠性和使用寿命。以下是几种常见的 PCB 厚铜板铜箔附着力测试方法。
一、剥离试验法
(一)原理
通过剥离试验机以一定的角度和速度将铜箔从基板上剥离,测量所需的力,从而评估铜箔与基板之间的附着力。
(二)操作步骤
1. 制备试样:按照标准要求,从厚铜板上裁剪出规定尺寸的试样,通常为长条形。
2. 安装试样:将试样固定在剥离试验机的夹具上,确保铜箔剥离部分与夹具的接触良好。
3. 设置参数:根据相关标准,设置剥离角度(一般为 90° 或 180°)、剥离速度(如 100mm/min 或 150mm/min)等参数。
4. 进行测试:启动剥离试验机,记录剥离过程中所需的力值。
5. 数据处理:计算多个试样的剥离力平均值,并将其转换为单位宽度上的剥离强度(如 N/cm 或 lb/inch),根据 IPC 标准等进行判定。一般而言,对于不同的铜箔厚度,其剥离强度要求有所不同。例如,1OZ 铜箔的剥离强度通常要求≥8lb/inch,0.5OZ 铜箔的剥离强度要求≥6lb/inch。
(三)优点与局限性
优点:测试结果直观、准确,能够定量地反映铜箔与基板之间的附着力;测试过程可标准化,重复性较好。
局限性:对试样的制备和试验机的操作要求较高;试样在裁剪和安装过程中可能会受到损伤,影响测试结果;测试过程可能会对铜箔和基板造成局部损伤,无法对同一试样进行多次测试。
二、胶带测试法
(一)原理
利用胶带的粘力试图将铜箔从基板上剥离,通过观察铜箔是否被剥离或出现异常来判断其附着力。
(二)操作步骤
1. 清洁表面:用适当的清洁剂清洁待测区域,去除油污、灰尘等杂质。
2. 粘贴胶带:将规定尺寸(如 25mm×25mm)的透明胶带贴在铜箔表面,用工具轻轻滚压胶带,确保其与铜箔充分接触,排除气泡。
3. 剥离胶带:手持胶带一端,与印制线路板呈 90° 方向快速用力扯掉胶带。
4. 检查结果:观察铜箔表面是否被剥离或出现起皮、皱纹等现象。若铜箔完好无损,则附着力合格;否则,附着力不合格。
(三)优点与局限性
优点:操作简便、快速,无需昂贵的设备,适合现场初步检测。
局限性:测试结果较为主观,受到胶带质量和操作人员手法的影响较大;无法定量测量附着力的具体数值,只能进行定性判断;对微小缺陷的检测不够敏感。
三、百格测试法
(一)原理
在铜箔表面制作 100 个小方格,然后通过粘贴和剥离胶带来观察方格的脱落情况,以此评估铜箔的附着力。
(二)操作步骤
1. 制作方格:使用专用的划格刀或划格器,在铜箔表面均匀地划出 100 个 1mm×1mm 的小方格,划格时要确保划透铜箔,使基板暴露出来。
2. 清洁处理:用干净的软毛刷或压缩空气清除表面产生的碎屑。
3. 粘贴胶带:将透明胶带贴在划好方格的区域上,用手指或工具轻轻滚压胶带,使其与铜箔表面充分贴合,去除气泡。
4. 剥离胶带:将胶带与印制线路板呈 90° 方向快速剥离。
5. 检查结果:用放大镜观察方格的脱落情况。如果脱落的小方格数量不超过规定数量(如 5 个),则认为铜箔附着力合格。
(三)优点与局限性
优点:能够较为直观地观察到铜箔与基板之间的附着力情况;操作相对简单,对设备要求不高。
局限性:与胶带测试法类似,测试结果受到胶带质量和操作人员主观判断的影响;划格过程可能会对铜箔和基板造成一定程度的损伤;对于附着力较强的情况,胶带可能无法有效剥离方格,导致测试结果不准确。
四、拉伸测试法
(一)原理
将焊接有引线的铜箔试样置于拉力测试设备上,通过施加拉力来测量铜箔与基板之间的附着力。
(二)操作步骤
1. 制备试样:在厚铜板上选择合适的区域,焊接引线。确保引线与铜箔之间的焊接牢固可靠,以避免在测试过程中因焊接点脱落而影响结果。
2. 安装试样:将焊接好引线的试样固定在拉力测试设备的夹具上,调整夹具位置,使拉力方向与铜箔表面垂直。
3. 设置参数:根据设备要求和相关标准,设置拉力测试的速度、量程等参数。
4. 进行测试:启动拉力测试设备,缓慢增加拉力,直至铜箔与基板之间发生剥离或出现其他失效现象。
5. 数据处理:记录拉力值,结合试样的尺寸和焊接引线的参数,计算铜箔的附着力。对比标准要求,判断试样是否合格。
(三)优点与局限性
优点:可以直接测量铜箔与基板之间的附着力,测试结果较为准确;能够模拟实际使用过程中铜箔可能受到的拉力作用,对评估电路板的可靠性具有一定的实际意义。
局限性:试样的制备和焊接引线过程较为复杂,需要一定的操作技巧和经验;焊接引线可能会对铜箔和基板造成局部应力集中,影响测试结果的准确性;测试设备和操作成本相对较高。
五、影响铜箔附着力的因素及改进措施
(一)影响因素
1. 基材表面处理:基材表面的清洁度、粗糙度等对铜箔附着力有重要影响。若表面存在油污、灰尘、氧化层等杂质,会降低铜箔与基材之间的结合力;适当增加基材表面粗糙度,可以提高附着力。
2. 铜箔质量:铜箔的纯度、厚度均匀性、表面粗糙度等都会影响其附着力。高纯度、厚度均匀、表面粗糙度适中的铜箔与基材结合力更强。
3. 制造工艺: PCB 制造过程中的钻孔、电镀、层压等工艺参数对铜箔附着力也有显著影响。例如,钻孔时的转速、进给量,电镀时的电流密度、镀液成分、温度等都会影响铜箔与基材之间的结合情况。
(二)改进措施
1. 优化基材表面处理工艺:加强基材表面清洁工序,采用合适的清洗剂和清洗方法,去除表面杂质;通过化学蚀刻、机械打磨等方式适当增加基材表面粗糙度,提高铜箔与基材的结合力。
2. 选用优质铜箔:选择高纯度、厚度均匀、表面粗糙度适中的铜箔,确保其质量符合相关标准和工艺要求。
3. 控制制造工艺参数:严格控制钻孔、电镀、层压等制造工艺参数,确保铜箔与基材之间的良好结合。例如,在钻孔过程中,合理调整转速和进给量,避免基材表面产生微裂纹;在电镀过程中,精确控制电流密度、镀液成分和温度,保证电镀质量。
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