Прочность медной фольги на отрыв

Прочность медной фольги на отрыв у фольгированных материалов является индикатором пригодности печатных плат к монтажу. Она отображает прочность сцепления с основанием проводников печатной платы при любой пайке и ремонте. Для точной оценки прочности сцепления медной фольги необходимо принимать во внимание наличие металлизации на внешнем слое на медной фольге и для этого изготовить специальный тест-образец, имитирующий оригинальную конструкцию платы. Важность измерения прочности медной фольги на отрыв существенно возросла после того, как проводники и контактные площадки стали существенно меньше. Также, это испытание позволяет оценить любое потенциально слабое место в многослойных конструкциях и идентифицировать границу раздела, которая может отслоиться в первую очередь после теплового воздействия. Чем сильнее первоначальное сцепление материала, тем лучше. Для полной характеристики состояния материала после термоудара в температурном диапазоне бессвинцовой пайки также важно оценить уменьшение силы сцепления фольги с диэлектриком. Это особенно важно для условий с многочисленными операциями пайки оплавлением и дополнительно, как минимум, одним циклом ремонта.
Этот метод испытаний определен в МЭК 61188-1 и значится как 2М14.
Другим фактором, который может повлиять на силу сцепления медной фольги, является воздействие химической обработки в процессе изготовления плат. Подробную информацию об этом методе испытания можно найти в МЭК 61188-1 (метод 2М16). Это испытание обычно выполняется, только если особые требования на уровне готовой продукции требуют его проведения или если материал при изготовлении продемонстрировал уменьшение усилия сцепления фольги после имитации металлизации.
Минимальное усилие, требуемое для того, чтобы отслоить медную фольгу для представляющего интерес материала, должно быть равно 1 Н/мм или быть выше. Приемлемые величины после термоудара составляют 0,8 и после обработки раствором — 0,55 Н/мм. Измерения, выполненные при повышенных температурах (125 °C), должны давать минимальную величину 0,7 Н/мм. Тем не менее, эти значения прочности сцепления можно использовать лишь в качестве ориентиров для оценки требований к продукции.

Термоудар припоем

Испытание термоударом в расплавленном припое является одним из нескольких методов испытаний, с помощью которых выясняют термостойкость фольгированных материалов. Его легко выполнить и получить представление о ключевом свойстве на раннем этапе предварительной оценки материала. Существует целый ряд различных методов, из которых можно выбрать тот, который будет подробно описан в МЭК 61188-2. Во время начальной стадии оценки материала важно выбрать, по крайней мере, один из описанных методов испытания, чтобы быть уверенным, что материал удовлетворяет минимальным требованиям, особенно если материал используется в процессе высокотемпературной бессвинцовой пайки. Помимо метода испытания термоударом в расплавленном припое для материала без фольги также рекомендуется, чтобы инженер-конструктор печатных плат предусмотрел термоудар для готовой платы, аналогичный режимам пайки с особенным акцентом на отслоение смолы от армирующего материала (мизлинг). Это гарантирует, что не только исходный материал, но также и готовая печатная плата будут в состоянии выдерживать требуемый температурный режим.

Температура стеклования (T_g)

Следующей важной информацией для начальной оценки материала является определение температуры стеклования (T_g). Различные методы испытаний более подробно описаны далее. Для первой оценки необходимо выбрать один из методов. Выбирая метод, важно убедиться, что процедура испытания совместима с испытуемым материалом (для некоторых материалов стеклование можно определить только с помощью динамомеханического анализа (DMA). Испытания должны проходить не менее чем на двух образцах. Если имеется технический паспорт на материал, то измеренная величина должна соответствовать данным производителя (в пределах точности измерений используемого оборудования). Величины T_g1 и T_g2 (измеренные на одном образце) не должны отличаться больше, чем на 7 °C. Если T_g2 значительно ниже измерения T_g1, это может быть первым серьезным указанием на то, что во время процедуры измерений начался процесс разложения смолы. Рекомендуется подтвердить эту догадку с помощью процедуры измерений температуры термодеструкции — T_d.

Температура термодеструкции (T_d)

Определение температуры термодеструкции (температурного разложения) (Т_d) завершает начальную оценку материала. Это новый метод испытаний, и для него можно использовать процедуру МЭК 61188-1 2М25 «Процедура определения температуры теплового разложения T_d с применением термогравиметрического анализа (TGA)». Метод испытания основывается на термогравиметрическом анализе (T_GA) образца материала, который нагревается с заданной скоростью. При анализе оценивается начало и процесс разложения. Сначала отверждаемая смола материала проходит через точку стеклования, в которой полимер переходит из жесткого, ломкого и напоминающего стекло состояния в мягкое резиноподобное состояние. По мере продолжения нагревания материала трехмерная структура мостиковых связей начинает разрушаться — рвутся отдельные связи. Начинают высвобождаться газообразные продукты разложения, которые можно расценивать как потерю массы образца. Обычно это сопровождается видимыми повреждениями образца (расслоение и/или сильное изменение цвета) и существенными изменениями механических свойств материала.
Хотя метод этого испытания дает хорошую оценку термостабильности материалов, его результаты должны внимательно анализироваться, чтобы избежать ошибочных выводов.
В общем случае, повышенные значения T_d у выбираемых для бессвинцовой сборки материалов предпочтительнее, поскольку этот параметр указывает на способность материала выдерживать повышенные температуры сборки с большим запасом прочности.

Полная оценка материала

Следующий набор методов оценки подытоживает наиболее широко применяемые методы испытаний для оценки технологичности фольгированных материалов. Конечно, набор методов оценки будет меняться для каждого материала применительно к конкретному назначению.

Механические испытания

Широко используемые механические испытания включают в себя испытания на растяжение, испытание на изгиб и испытания на прочность сцепления фольги на отрыв.