СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕЗИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ К ТВЕРДОМУ ОСНОВАНИЮ (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF DETERMINING ADHESION OF DIELECTRIC FILM TO SOLID BASE (VERSIONS)

Группа изобретений относится к измерительной технике, а именно к способам контроля прочности адгезии (сцепления) покрытий к основаниям, и может быть использована в производстве гибко-жестких печатных плат и плат на твердом основании или в производстве радиоэлектронной аппаратуры.
Вопросы обеспечения адгезии одинаково актуальны как для металлических покрытий, так и для диэлектрических покрытий, нанесенных на различные поверхности.
Известен способ контроля адгезии по патенту JP №2004235412, G01N 19/04; Н05К 3/34; G01N 19/00; Н05К 3/34; (IPC1-7): Н05К 3/34; G01N 19/04, опубл. 2004.08.19, который заключается в том, что осуществляют предварительную пайку сформованного проводника длиной от 3 до 5 мм к проводящему рисунку, который сформирован травлением, к проводнику в боковом направлении прикладывают усилие и в момент отрыва производят измерение усилия отрыва. Недостатки: способ применяется только для металлических покрытий, обладающих способностью паяться и не позволяет измерить адгезию между диэлектрическим слоем и металлическим основанием.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) первого варианта предложенного способа определения адгезии диэлектрического слоя к твердому основанию является техническое решение по патенту Японии №2007163147, G01N 19/04; Н05К 3/28; G01N 3/00; G01N 19/00; Н05КЗ/28, опубл. 2007.06.28, который заключается в приготовлении эталона измерений для соединения тестовой пробы с резистивной пленкой, сформированной на печатной плате. Плата с измерительным эталоном фиксируются на направляющей стола с подвижным тестером (прибором) и подвижным грузом. Когда подвижный груз достигает определенного максимума прочности, резистивная пленка и плата разрываются на границе их поверхности, а усилие прочности в это время измеряется тестером. Недостатки: необходимо дополнительное соединение вспомогательных деталей с исследуемым слоем, поэтому измерение осуществляется опосредовано, что влечет большие погрешности.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) второго варианта предложенного способа является техническое решение по ГОСТ 26246.0-89 «Материалы электроизоляционные фольгированные для печатных плат. Методы испытаний.», в котором прочность на отслаивание фольги от основания определяют силой, необходимой для отрыва фольги от основания под углом 90°±5°. Для испытания используют любую разрывную машину или адгезиометр (далее испытательная машина), позволяющие измерять переменную нагрузку от 10 до 90% диапазона рабочей шкалы. Перед испытанием конец полоски фольги вручную отрывают от основания диэлектрика на длину около 10 мм и закрепляют его в зажиме измерительного устройства испытательной машины. На каждой полоске определяют минимальное устойчивое значение нагрузки, вызывающей отрыв полоски фольги на длину не менее 25 мм. За результат испытаний принимают минимальное значение из четырех измерений на одном образце с пересчетом полученного значения показателя на ширину полоски фольги 1 мм. Недостатки: способ предназначен только для фольгированных электроизоляционных материалов толщиной не менее 35 мкм и длиной не менее 25 мм.
Техническим результатом изобретений является определение адгезионных свойств диэлектрического слоя, нанесенного на твердое основание, или соединения гибкой печатной платы с твердым основанием, выраженные в относительных единицах, которые могут в дальнейшем использоваться для оценки прочностных свойств изделия. Кроме того, дополнительным техническим результатом является сокращение времени на подготовку измерений, что достигается за счет использования дополнительной информации об образце: расстояние от начала отрыва слоя до паза, и автоматизации процесса подготовки образца и измерения с получением наиболее достоверных результатов измерений.
Технический результат изобретений достигается тем, что в первом варианте способа определения адгезии нанесенного на твердое основание диэлектрического слоя, который включает этапы изготовления, подготовки образца и проведение измерений, на этапе подготовки выполняют паз, в образце выполняют несколько перпендикулярных пазу сквозных надрезов, диэлектрический слой прорезают в направлении сквозных разрезов до металлического основания, получая полосы, фрагмент образца, расположенный между сквозными надрезами, отламывают от основания и, перемещая фрагмент в противоположную пазу сторону, отделяют диэлектрический слой от основания, определяют расстояние от точки отделения до точки разрушения, а за результат измерения принимают частное от деления толщины диэлектрического слоя и измеренного расстояния.
Во втором варианте способа определения адгезии нанесенного на твердое основание диэлектрического слоя, который включает этапы изготовления, подготовки и установки образца в испытательную машину, проведения измерений, на этапе подготовки выполняют паз, в образце выполняют несколько перпендикулярных пазу сквозных надрезов, диэлектрический слой прорезают в направлении сквозных разрезов до металлического основания, получая полосы, фрагмент образца, расположенный между сквозными надрезами, отламывают от основания, устанавливают в испытательную машину для отделения диэлектрического слоя от основания, за результат измерения принимают минимальное значение измеренного усилия отрыва диэлектрического слоя по длине образца.
Отличительные признаки изобретений позволяют определить адгезионные свойства диэлектрического слоя, нанесенного на твердое основание и выразить в относительных единицах, что в дальнейшем может использоваться для оценки прочностных свойств изделия. А достоверность полученных величин адгезии достигается за счет применения испытательной машины при проведении измерений.
Сущность изобретений поясняется чертежами, где на
фиг.1 - основание с нанесенным на него, прорезанным на полоски диэлектрическим слоем;
на фиг.2 - образец с надломом в основании;
на фиг.3 - второй вариант с установкой образца в испытательную машину.
Образец 1 (фиг.1) представляет собой твердое основание 2 с нанесенным на него диэлектрическим слоем 3. Паз 4, расположенный параллельно стороне образца 1, является границей сквозных надрезов 5. Надрезы 6 диэлектрического слоя 3 формируют полосы 7. Фрагмент 8 (фиг.1), расположенный между сквозными надрезами, отделен надломом по линии 9 (фиг.2), благодаря чему становится возможным отделение диэлектрического слоя 3 от твердого основания 2.
На фиг.3 показаны каретка 10 и испытательная машина 11, которая состоит из механического привода 12, направляющих 13, зажима 14 и анализирующего устройства (динамометр) 15. Фрагмент 8 (фиг.1) фиксируется в зажиме 14 (фиг.3) с применением, при необходимости, прокладки 16.
-3
Способ по первому варианту осуществляется следующим образом. На этапе подготовки в образце 1 выполняют паз 4, затем выполняют несколько перпендикулярных пазу сквозных надрезов 6. Диэлектрический слой 3 прорезают в направлении сквозных разрезов до металлического основания 2, получая полосы примерно одинаковой ширины, превышающей толщину диэлектрического слоя. Фрагмент 8 образца 1, расположенный между сквозными надрезами 6, отламывают от основания 2 и, перемещая фрагмент 8 в противоположную пазу 4 сторону, отделяют диэлектрический слой 3 от основания 2 на некотором расстоянии от линии отлома. Определяют расстояние от начала отрыва слоя до паза и за результат измерения принимают частное от деления толщины диэлектрического слоя и измеренного расстояния. Показатель адгезии вычисляется по формуле: S/L отр., где S - толщина диэлектрического слоя в мкм, L отр. - расстояние от точки отрыва диэлектрического слоя до кромки паза 4. Удовлетворительным следует считать значение показателя >10.
При втором варианте осуществления способа фрагмент образца, расположенного между сквозными надрезами, отламывают от основания, устанавливают в каретку 10 испытательной машины 11, а фрагмент 8 закрепляют в зажиме 14 для отделения диэлектрического слоя от основания. Машину 11 приводят в действие, при этом привод 12 обеспечивает перемещение каретки 10 и зажима 14 по расположенным ортогонально направляющим 13. Движением каретки 10 вверх осуществляется отделение диэлектрического слоя 3 от основания 2. При этом анализирующее устройство (динамометр) 15 определяет усилие отрыва диэлектрического слоя 3, и, таким образом, определяется величина адгезии к основанию 2. Измеряют усилие отрыва диэлектрического слоя от основания и за результат принимают минимальное значение.
Предложенное техническое решение позволяет измерять адгезию на образцах толщиной менее 35 мкм и длиной менее 25 мм.
Таким образом, в вариантах предложенного способа достигается заявленный технический результат: определяются адгезионные свойства диэлектрического слоя, нанесенного на твердое основание, или соединения гибкой печатной платы с твердым основанием, которые выражены в относительных единицах, что можно использовать в дальнейшем в оценке прочностных свойств изделия. Кроме того, достигается дополнительный технический результат, а именно сокращается время на подготовку измерений за счет автоматизации процессов подготовки образца, что обеспечивает получение достоверных результатов измерений.
Заявленные способы имеют отличия от наиболее близких аналогов, соответственно, заявленные решения удовлетворяют условию патентоспособности изобретения «новизна».
Технические решения явным образом не следуют из уровня техники. Кроме того, в процессе патентного поиска не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленных технических решений, и, следовательно, они удовлетворяют условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень». Предложенная группа изобретений может быть применена в области гибко-жестких печатных плат для измерения величины адгезии диэлектрического нанесенного на твердое основание слоя. Проведенные испытания подтверждают достижение заявленного результата. В связи с этим предложенная группа изобретений соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».