印制线路板剥离强度测试方法

1综述 

    剥离强度测试仪是印制线路板生产工艺检测仪器，用于检测金属箔或导体与基材之间的附着力。但印制线路板剥离强度由于检测偏差较大, 给用户尤其是要求高精度的用户带来安全隐患, 很难保证产品质量达到标准要求。为改进这一不足, 使用科学、简便的数字化检测仪器作为印制板产品的质检手段将成为一种趋势。 

    传统的方法测试该项目时，通过测力计和位置固定不同的线路板安装平台，进行剥离试验。每次试验只是在一个样品上进行一次试验，就要更换样品，试验过程非常繁琐，而且测试样品相对高度也无法调整。传统的测试方式通过测力计读取剥离力，无法准确获取数据，对检测结果也不够直观。测力计由于信号采集精度不高，采集频率不高，实际小剥离力容易丢失，终会导致不合格品的出厂，不合格品流入市场后，必将导致更为严重的信誉损害和金钱损失。因此，设计一种可以方便调整测试样品的位置、并且采集数据精度高，能直观观测并且分析数据曲线的剥离强度测试仪是本领域技术人员一个亟需解决的问题。

2测试原理及影响分析 

    该仪器采用等速45度的夹角拉伸测试原理, 通过求出粘合基材与金属箔剥离过程中受力曲线上的大值、小值、平均值, 来全面反映粘合基材与金属箔粘合的牢固程度。

2.1影响剥离强度的因素 

    剥离强度试验是目前国内外检定胶粘剂力学性能的重要方法之一．它可以相对地区分胶粘剂弹性的优劣。当软质被粘体弯曲到—定角度后，所测得的单位受力长度的剥离破坏载荷称为剥离强度。

2.1.1剥离角度的影响  

    剥离角度的不同，线受力区上的剪切应力和正拉应力之比发生变化，导致剥离强度值的变化。剥离强度随着剥离角度的增大而减小。

 2.1.2剥离速度的影响  

    胶粘剂是属于粘弹性体，当胶粘剂的弹性模量足够大时，在受快速载荷破坏时．来不及变形，则抵抗剥离的力随剥离速度加快而呈减小趋势。为了减小测量误差，宜选取合适的剥离速度，国家标准GB/T 4677-2002《印制板测试方法》中明确规定剥离数度为（50±5）mm/min。

2.1.3金属箔厚度与镀层厚度的影响  

    剥离强度随着金属箔厚度与镀层厚度的增大而增大，且两者应该是线性的关系。目前使用的铜箔厚度主要有18μm，35μm，70μm三种。

2.1.4温度的影响

    温度的变化将直接影响到胶粘剂的性能。温度会改变高聚物的力学状态。 

2.1.5胶粘剂的影响 

    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。 3结构设计根据剥离强度仪的测试原理、影响因素分析和测试内容,本文设计的剥离强度测试仪，包括三维试样摆放平台、覆箔夹具、测力模块、运动控制模块和显示模块。 

    三维试样摆放平台安装在底座上，底座下面设置有地脚螺栓。三维试样摆放平台上设置有样品固定条，用于固定样品的四个角。样品固定条为长条型结构，可根据样品大小调整样品固定条的长度，调整后用蝶形螺帽将样品固定条锁紧。覆箔夹具安装在测力模块上，覆箔夹具的上端通过铰链连接到测力模块；覆箔夹具包括两个夹体，两夹体内侧之间有弹簧连接，两个夹体通过六角法兰六棱锁紧螺钉和蝶形螺帽克服弹簧的弹力夹紧。 

    测力模块块包括连接板和测力传感器，测力传感器通过连接板固定在运动控制模块的滑台上。 

    运动控制模块安装在试验机台传动箱内，运动控制模块包括滑轨、滑台、滚珠丝杆、限位开关、伺服电机、驱动器和单片机，滑轨的一端通过皮带与伺服电机相连，伺服电机通过皮带带动滚珠丝杆运动，伺服电机的输入端连接到驱动器，由驱动器控制伺服电机的转速进而控制滚珠丝杆的运动行程，在滑轨的两端各有一个限位开关，限位开关控制滚珠丝杆的大行程；运动控制模块中的滑轨与水平方向放置的样品成45度的夹角，这样使得剥离试验时能够在设定角度下实现。

    显示模块嵌装在试验机台上，显示模块包括显示屏、驱动电路和RS232接口，显示模块通过RS232接口连接电脑主机。

 4主要性能指标 

主要性能指标：

剥离行程：400mm（准确度±0.01mm）；

试样调节架前后移动行程：20mm；试样调节架左右移动行程：20mm；

试样调节架上下移动行程：100mm；

剥离力值：0 N～30N（准确度±0.01N）；

剥离速度：（0.001～300）mm/min可调。

5工作过程 

    开启电源开关。进入试验界面。将印刷板试样摆放在样品平台上，印制导线面朝上，然后锁紧4个样品固定条。用刀片将选定好的印制导线一端从基材上至少剥离10mm，通过三维试样摆放平台调节样品位置，使得剥离起的印制导线左右前后垂直对中夹头。轻轻旋动蝶形螺母，覆箔夹头夹紧剥离起印制导线的整个宽度（由于剥离力传感器大量程为30N，用手接触操作夹头时候不可向下或向上用力）。复位步骤操作之后，将试验速度设置为标准要求的50mm/min，断点比率一般设置为10%。一般情况下设置始计值为1N，即力传感器感应1N后开始记录报告。将事先用影像测量仪测量出覆箔宽度输入在界面“材料宽度”中。对力值进行清零操作。按下“开始“，进入试验，试验结束后，电脑自动计算试验结果、自动生成报告。

6结束语   

    本文设计的剥离强度仪可以通过三维试样摆放平台调节平台的相对位置而不需要调整样品在平台上的位置即可达到调整样品相对于覆箔夹具的合理位置。利用伺服电机控制的剥离速度可以做到（0.001～300）mm/min可调，不仅满足标准的检测需求，而且对有不同剥离速度要求的试验时，方便的进行调节。整个导轨有效的剥离行程达到150mm（准确度±0.01mm）。且运动控制模块中的滑轨与水平方向放置的样品成45度的夹角，使得剥离力速度恒定，剥离方向恒定。利用电脑液晶显示屏显示的剥离强度曲线，可以很直观的分析剥离强度小、大点的位置。还可以通过RS232接口连接至电脑显示屏，做更为详细的数据分析。本文设计的剥离强度仪，测试方便，直观曲线分析，准确可靠。 且结构简单，可以方便调整测试样品的位置、采集数据精度高，能直观观测并且分析数据曲线，适合推广使用。