印制線路板剝離強(qiáng)度測(cè)試方法

1綜述 

    剝離強(qiáng)度測(cè)試儀是印制線路板生產(chǎn)工藝檢測(cè)儀器，用于檢測(cè)金屬箔或?qū)w與基材之間的附著力。但印制線路板剝離強(qiáng)度由于檢測(cè)偏差較大, 給用戶尤其是要求高精度的用戶帶來安全隱患, 很難保證產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。為改進(jìn)這一不足, 使用科學(xué)、簡(jiǎn)便的數(shù)字化檢測(cè)儀器作為印制板產(chǎn)品的質(zhì)檢手段將成為一種趨勢(shì)。 

    傳統(tǒng)的方法測(cè)試該項(xiàng)目時(shí)，通過測(cè)力計(jì)和位置固定不同的線路板安裝平臺(tái)，進(jìn)行剝離試驗(yàn)。每次試驗(yàn)只是在一個(gè)樣品上進(jìn)行一次試驗(yàn)，就要更換樣品，試驗(yàn)過程非常繁瑣，而且測(cè)試樣品相對(duì)高度也無(wú)法調(diào)整。傳統(tǒng)的測(cè)試方式通過測(cè)力計(jì)讀取剝離力，無(wú)法準(zhǔn)確獲取數(shù)據(jù)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果也不夠直觀。測(cè)力計(jì)由于信號(hào)采集精度不高，采集頻率不高，實(shí)際小剝離力容易丟失，終會(huì)導(dǎo)致不合格品的出廠，不合格品流入市場(chǎng)后，必將導(dǎo)致更為嚴(yán)重的信譽(yù)損害和金錢損失。因此，設(shè)計(jì)一種可以方便調(diào)整測(cè)試樣品的位置、并且采集數(shù)據(jù)精度高，能直觀觀測(cè)并且分析數(shù)據(jù)曲線的剝離強(qiáng)度測(cè)試儀是本領(lǐng)域技術(shù)人員一個(gè)亟需解決的問題。

2測(cè)試原理及影響分析 

    該儀器采用等速45度的夾角拉伸測(cè)試原理, 通過求出粘合基材與金屬箔剝離過程中受力曲線上的大值、小值、平均值, 來全面反映粘合基材與金屬箔粘合的牢固程度。

2.1影響剝離強(qiáng)度的因素 

    剝離強(qiáng)度試驗(yàn)是目前國(guó)內(nèi)外檢定膠粘劑力學(xué)性能的重要方法之一．它可以相對(duì)地區(qū)分膠粘劑彈性的優(yōu)劣。當(dāng)軟質(zhì)被粘體彎曲到—定角度后，所測(cè)得的單位受力長(zhǎng)度的剝離破壞載荷稱為剝離強(qiáng)度。

2.1.1剝離角度的影響  

    剝離角度的不同，線受力區(qū)上的剪切應(yīng)力和正拉應(yīng)力之比發(fā)生變化，導(dǎo)致剝離強(qiáng)度值的變化。剝離強(qiáng)度隨著剝離角度的增大而減小。

 2.1.2剝離速度的影響  

    膠粘劑是屬于粘彈性體，當(dāng)膠粘劑的彈性模量足夠大時(shí)，在受快速載荷破壞時(shí)．來不及變形，則抵抗剝離的力隨剝離速度加快而呈減小趨勢(shì)。為了減小測(cè)量誤差，宜選取合適的剝離速度，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4677-2002《印制板測(cè)試方法》中明確規(guī)定剝離數(shù)度為（50±5）mm/min。

2.1.3金屬箔厚度與鍍層厚度的影響  

    剝離強(qiáng)度隨著金屬箔厚度與鍍層厚度的增大而增大，且兩者應(yīng)該是線性的關(guān)系。目前使用的銅箔厚度主要有18μm，35μm，70μm三種。

2.1.4溫度的影響

    溫度的變化將直接影響到膠粘劑的性能。溫度會(huì)改變高聚物的力學(xué)狀態(tài)。 

2.1.5膠粘劑的影響 

    剝離強(qiáng)度主要是衡量膠粘劑的性能。一般來講膠的厚度越厚其剝離強(qiáng)度會(huì)越好，但這并不是的，因?yàn)椴煌纳a(chǎn)商的膠的配方與結(jié)構(gòu)是不一樣的。若膠的分子結(jié)構(gòu)很小的話，膠與銅箔的粘接面積會(huì)增加。從而提高粘結(jié)力，剝離強(qiáng)度隨之提高?，F(xiàn)材料生產(chǎn)商中，韓國(guó)世韓的材料就是利用此方法來提高剝離強(qiáng)度，同時(shí)降低膠厚的。 另外銅箔本身的黑化處理工藝好壞與否及黑化層的成分對(duì)其膠粘劑與銅箔的粘合力也會(huì)有所影響。 3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)剝離強(qiáng)度儀的測(cè)試原理、影響因素分析和測(cè)試內(nèi)容,本文設(shè)計(jì)的剝離強(qiáng)度測(cè)試儀，包括三維試樣擺放平臺(tái)、覆箔夾具、測(cè)力模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊和顯示模塊。 

    三維試樣擺放平臺(tái)安裝在底座上，底座下面設(shè)置有地腳螺栓。三維試樣擺放平臺(tái)上設(shè)置有樣品固定條，用于固定樣品的四個(gè)角。樣品固定條為長(zhǎng)條型結(jié)構(gòu)，可根據(jù)樣品大小調(diào)整樣品固定條的長(zhǎng)度，調(diào)整后用蝶形螺帽將樣品固定條鎖緊。覆箔夾具安裝在測(cè)力模塊上，覆箔夾具的上端通過鉸鏈連接到測(cè)力模塊；覆箔夾具包括兩個(gè)夾體，兩夾體內(nèi)側(cè)之間有彈簧連接，兩個(gè)夾體通過六角法蘭六棱鎖緊螺釘和蝶形螺帽克服彈簧的彈力夾緊。 

    測(cè)力模塊塊包括連接板和測(cè)力傳感器，測(cè)力傳感器通過連接板固定在運(yùn)動(dòng)控制模塊的滑臺(tái)上。 

    運(yùn)動(dòng)控制模塊安裝在試驗(yàn)機(jī)臺(tái)傳動(dòng)箱內(nèi)，運(yùn)動(dòng)控制模塊包括滑軌、滑臺(tái)、滾珠絲桿、限位開關(guān)、伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器和單片機(jī)，滑軌的一端通過皮帶與伺服電機(jī)相連，伺服電機(jī)通過皮帶帶動(dòng)滾珠絲桿運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)的輸入端連接到驅(qū)動(dòng)器，由驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)而控制滾珠絲桿的運(yùn)動(dòng)行程，在滑軌的兩端各有一個(gè)限位開關(guān)，限位開關(guān)控制滾珠絲桿的大行程；運(yùn)動(dòng)控制模塊中的滑軌與水平方向放置的樣品成45度的夾角，這樣使得剝離試驗(yàn)時(shí)能夠在設(shè)定角度下實(shí)現(xiàn)。

    顯示模塊嵌裝在試驗(yàn)機(jī)臺(tái)上，顯示模塊包括顯示屏、驅(qū)動(dòng)電路和RS232接口，顯示模塊通過RS232接口連接電腦主機(jī)。

 4主要性能指標(biāo) 

主要性能指標(biāo)：

剝離行程：400mm（準(zhǔn)確度±0.01mm）；

試樣調(diào)節(jié)架前后移動(dòng)行程：20mm；試樣調(diào)節(jié)架左右移動(dòng)行程：20mm；

試樣調(diào)節(jié)架上下移動(dòng)行程：100mm；

剝離力值：0 N～30N（準(zhǔn)確度±0.01N）；

剝離速度：（0.001～300）mm/min可調(diào)。

5工作過程 

    開啟電源開關(guān)。進(jìn)入試驗(yàn)界面。將印刷板試樣擺放在樣品平臺(tái)上，印制導(dǎo)線面朝上，然后鎖緊4個(gè)樣品固定條。用刀片將選定好的印制導(dǎo)線一端從基材上至少剝離10mm，通過三維試樣擺放平臺(tái)調(diào)節(jié)樣品位置，使得剝離起的印制導(dǎo)線左右前后垂直對(duì)中夾頭。輕輕旋動(dòng)蝶形螺母，覆箔夾頭夾緊剝離起印制導(dǎo)線的整個(gè)寬度（由于剝離力傳感器大量程為30N，用手接觸操作夾頭時(shí)候不可向下或向上用力）。復(fù)位步驟操作之后，將試驗(yàn)速度設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)要求的50mm/min，斷點(diǎn)比率一般設(shè)置為10%。一般情況下設(shè)置始計(jì)值為1N，即力傳感器感應(yīng)1N后開始記錄報(bào)告。將事先用影像測(cè)量?jī)x測(cè)量出覆箔寬度輸入在界面“材料寬度”中。對(duì)力值進(jìn)行清零操作。按下“開始“，進(jìn)入試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后，電腦自動(dòng)計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果、自動(dòng)生成報(bào)告。

6結(jié)束語(yǔ)   

    本文設(shè)計(jì)的剝離強(qiáng)度儀可以通過三維試樣擺放平臺(tái)調(diào)節(jié)平臺(tái)的相對(duì)位置而不需要調(diào)整樣品在平臺(tái)上的位置即可達(dá)到調(diào)整樣品相對(duì)于覆箔夾具的合理位置。利用伺服電機(jī)控制的剝離速度可以做到（0.001～300）mm/min可調(diào)，不僅滿足標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)需求，而且對(duì)有不同剝離速度要求的試驗(yàn)時(shí)，方便的進(jìn)行調(diào)節(jié)。整個(gè)導(dǎo)軌有效的剝離行程達(dá)到150mm（準(zhǔn)確度±0.01mm）。且運(yùn)動(dòng)控制模塊中的滑軌與水平方向放置的樣品成45度的夾角，使得剝離力速度恒定，剝離方向恒定。利用電腦液晶顯示屏顯示的剝離強(qiáng)度曲線，可以很直觀的分析剝離強(qiáng)度小、大點(diǎn)的位置。還可以通過RS232接口連接至電腦顯示屏，做更為詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析。本文設(shè)計(jì)的剝離強(qiáng)度儀，測(cè)試方便，直觀曲線分析，準(zhǔn)確可靠。 且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以方便調(diào)整測(cè)試樣品的位置、采集數(shù)據(jù)精度高，能直觀觀測(cè)并且分析數(shù)據(jù)曲線，適合推廣使用。