Предел прочности на отслоение (англ. bond strength или peel strength) — это количественная мера адгезии (адгезионной прочности) между материалами в структуре печатной платы, в первую очередь — между медной фольгой и диэлектрической основой (подложкой). Данный параметр имеет определяющее значение для механической надёжности и долговечности платы, особенно в условиях термоциклирования, вибрации или высоких влажностных нагрузок. Требования и методы его контроля строго регламентированы как российскими стандартами (например, ГОСТ 23752-79), так и международными (IPC-4101, IPC-TM-650).
Метрология и методы испытаний
Измерение предела прочности на отслоение проводится в соответствии с унифицированными методами, описанными в стандартах. Наиболее распространённый метод — испытание на отрыв (peel test). Испытательный образец, как правило, представляет собой полосу меди определённой ширины (например, 3 мм или 1/8 дюйма), которая после соответствующей подготовки (травление, пайка, термоудар) отрывается от подложки с постоянной скоростью на специальной разрывной машине. Регистрируемое усилие отрыва, отнесённое к ширине образца, и даёт значение предела прочности в Н/мм или фунтах на дюйм (pli). Ключевые стандарты: метод 2.4.8 IPC-TM-650, ГОСТ 23752-79.
Факторы, влияющие на адгезионную прочность
Величина предела прочности не является константой материала и зависит от множества технологических и эксплуатационных факторов:
-
Состояние поверхности меди. Микрошероховатость, полученная в процессе оксидирования (brown oxide) или микропорирования (micro-etch), увеличивает площадь контакта и улучшает механическое сцепление.
-
Качество диэлектрика. Степень полимеризации смолы в материале основы (FR‑4, полиимид), его стеклотканевая архитектура, содержание летучих веществ.
-
Технологические воздействия. Воздействие высоких температур при пайке (особенно бессвинцовой с температурой до 260°C), многократные термоциклы, длительное нахождение в агрессивных средах (высокая влажность, химикаты) могут существенно снижать первоначальную адгезию.
-
Тип и качество покрытий. Наличие и целостность паяльной маски или покрытий типа ENIG (иммерсионное золото) также влияют на результат измерений в зоне контактных площадок.
Значение для контрактного производства и контроля качества
Для контрактного производителя электроники мониторинг и обеспечение заданного предела прочности на отслоение — это обязательная часть системы технологического контроля, напрямую влияющая на выход годных изделий и их гарантийную надёжность.
-
Входной контроль материалов. Проверка сертификатов на фольгированные диэлектрики (по ГОСТ 10316-78, ГОСТ 26246-...), где минимальный предел прочности является нормируемым параметром.
-
Контроль технологических процессов. Особое внимание уделяется этапам, критичным для адгезии: подготовке поверхности перед ламинированием, температурно-временному режиму прессования многослойных пакетов, контролю степени отверждения.
-
Приёмочные и квалификационные испытания. Проведение испытаний на отслоение после пайки или термоудара является требованием стандартов высокого класса надёжности (например, для плат по ГОСТ Р 55693-2013, соответствующих Class 2/3 по IPC-6012). Неудовлетворительные результаты — прямое указание на риск возникновения дефекта отслоения проводящего рисунка, что может привести к полному отказу устройства.
-
Анализ возвратов и отказов. Измерение прочности на отслоение является стандартной процедурой при исследовании причин дефектов плат, возникших в ходе эксплуатации.
Источники: ГОСТ 23752-79 «Платы печатные. Общие технические условия», ГОСТ Р 55693-2013 «Платы печатные жёсткие. Технические требования», IPC-4101 «Specification for Base Materials for Rigid and Multilayer Printed Boards», IPC-TM-650 Method 2.4.8 «Peel Strength of Metallic Clad Laminates», ГОСТ 26246.4-89 (МЭК 249-2-4-87) «Материал электроизоляционный фольгированный общего назначения...».