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銅箔的抗拉強度和延伸率標準方法

日期:2018-08-30  1993人瀏覽
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 銅箔是覆銅板(CCL)及印制電路板(PCB)制造的重要的材料。在當今電子信息產業(yè)高速發(fā)展中,銅箔被稱為電子產品信號與電力傳輸、溝通的“神經網絡”。于是,對銅箔物理性能的測試方法的探討也顯得尤為重要。


抗拉強度延展率是銅箔的兩個重要的物理性能。對于這些性能的測試方法,涉及到的標準主要有IPC-TM-650 2.4.18.1A、ASTM E345-2016、GB/T 5230-1995、GB/T 5187-2008以及GB/T 228.1。以下便是對這些標準的一些簡要說明與分析。

IPC-TM-650 2.4.18.1A

目前,ZUI常用的檢測標準是IPC-TM-650 2.4.18.1A,該標準是專門針對印制電路板的銅箔而制定的。其檢測方法及要點如下:


I.銅箔厚度范圍0.05mm~0.1mm;

II.樣品為條狀或者帶頭試樣,橫向和縱向各5個,其中條狀樣品尺寸:13mm×150mm,帶頭試樣尺寸見ASTM E345 A型試樣(在后面會具體提到);

III.標距為50mm,夾頭移動速率:每分鐘0.05mm/mm~0.5mm/mm(此為應變速率,具體試驗速率需根據夾頭間的距離進行換算);

IV.樣品裁切后需在125±5℃下烘烤4~6h;

V.判定失效的情況:樣品有明顯的缺陷導致斷裂;結果偏離平均值。

該方法提供了大部分的測試參數,但是,有三點寫得不夠明確:其一是數值修約;其二是夾頭間距,這也影響到測試速率的選擇,因為實際的測試速率是通過夾頭間距乘以應變速率得到;其三是失效的判定,即怎樣的測試結果被判定為有效,雖然明確規(guī)定標距為50mm,但標線的位置沒有明確的說明,也就是說,對斷裂的位置沒有特別嚴格的要求,在實際測試中,斷裂的位置往往是在銅箔ZUI薄的那部分,未必斷裂在中間才是準確的。


 


ASTM E345

上面提到的了ASTM E345中的試樣A,試樣規(guī)格如下:

總長度L≥200mm;

標距G=50.0±0.1mm;

中間平行長度A≥60;

兩頭的長度B≥50mm;

窄部分寬度12.5±0.25mm。

在這里,除掉兩端夾持部分B,中間部分就相當于夾頭之間的間距,約為總長度的一半,中間平行長度A≥60mm。筆者認為,如果參考這個試樣的夾頭間距的選擇,那么,不帶頭的條狀試樣的夾頭間的距離可以在60mm~75mm之間。

ASTM E345-16的全稱是金屬箔拉伸測試的標準試驗方法,對比IPC-TM-650 2.4.18.1A,主要參數如下:

I.該方法可以用于測試厚度≤0.2mm的金屬箔;

II.兩種試樣:A型和B型。A型試樣上面已經提到過,B型試樣為不帶頭試樣:總長度≥230mm,寬度12.5mm,標距125mm,推薦夾頭之間的距離為125mm,這樣可以直接通過斷裂后夾頭間的位移來計算伸長率;

III.測試速率:不測定屈服時,應變速率0.06~0.5mm/mm/min;測試屈服時,應變速率0.002~0.010mm/mm/min;

IV.修約:強度值修約至1MPa,斷后伸長率修約至0.5%。

該方法是針對金屬箔的性能測試,并非專門針對銅箔而定,并沒有提到裁切后的烘烤要求。但該標準對于失效的判定有明確的說明:樣品有明顯的缺陷或劃痕;樣品表面加工不良;樣品尺寸不符合要求;機器原因導致樣品破裂;測試方法不正確;標距外斷裂;當使用試樣A測量伸長率時,樣品斷裂位置不在標距中間1/2范圍內。也就是說,使用A型試樣時,如果夾頭之間的距離為80mm,那么斷裂位置在中間40mm的范圍內結果是有效的。

 

GB/T 5230-1995

在GB/T 5230-1995電解銅箔的附錄D中,對電解銅箔測試的要求如下:

I.試樣尺寸:長200±0.5mm,寬15±0.25mm,試樣數量:4個(橫、縱各兩個);

II.標距50mm,標線距離夾頭的距離不低于3mm;

III.夾頭間距離125mm,試驗機夾頭速度:50mm/min;

IV.試驗溫度:20±10℃;

V.結果表示:取4個實驗結果的算術平均值作為實驗結果。

該方法簡要說明了結果無效的判定方法:試樣在標距外拉斷;操作不當(如樣品夾偏);試樣本身缺陷;記錄有誤或其他原因造成數據有偏差。值得一提的是,這里明確提出了標線距離夾頭的距離不低于3mm,而沒有明確規(guī)定標線一定要畫在中間部分。因此,可以認為,斷裂位置距離夾頭不低于3mm是有效的。





 

GB/T 228.1-2010

在GB/T 228.1-2010的附錄B中,對于厚度為0.1mm~3mm薄板和薄帶的試樣類型有這樣的規(guī)定:對于寬度等于或小于20mm的不帶頭試樣,除非產品中另有規(guī)定,原始標距L0應等于50mm,兩夾頭之間的自由長度應等于L0+3b0。也就是說,假如試樣寬度為12.5mm,那么夾頭之間的距離應該為87.5mm。該尺寸與IPC-TM-650 2.4.18.1A中提到的銅箔尺寸相近,如果參考該標準,夾頭之間的距離可以選擇50+13×3=89mm.在數值修約方面,該標準中提到:強度性能值修約至1MPa,除屈服點延伸率以外的其他延伸率修約至0.5%,這點與ASTM E345-16以及ISO 6892-1:2009中的修約標準是一致的。

 

GB/T 5187-2008

在GB/T 5187-2008銅和銅合金箔材中提到,銅箔拉伸試驗方法選擇GB/T 228中規(guī)定,試樣類型選擇P02型,該方法不常用。

 
 
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