基板彎曲強度檢測技術指南

一、引言

二、核心檢測項目

1. 靜態彎曲強度測試

• 檢測目的：測定基板在靜態載荷下的最大抗彎強度、彈性模量及斷裂韌性。
• 測試方法：
  • 三點彎曲法：將基板水平支撐于兩個支點，中間施加載荷直至斷裂，計算彎曲強度。
  • 四點彎曲法：載荷均勻分布于兩個加載點，更適用于評估材料均勻性。
• 參數設置：
  • 跨距（支點間距）：通常為基板厚度的16-20倍。
  • 加載速率：根據ASTM D790或ISO 178標準，通常為1-10 mm/min。
• 設備要求：萬能材料試驗機（精度±1%）、高分辨率位移傳感器。

2. 動態疲勞彎曲測試

• 檢測目的：評估基板在循環載荷下的疲勞壽命和裂紋擴展特性。
• 測試方法：
  • 施加周期性交變載荷，記錄基板直至失效的循環次數。
  • 分析應力-應變曲線，確定疲勞極限（S-N曲線）。
• 適用場景：高頻振動或反復彎折環境下的基板（如柔性電子器件）。

3. 高溫/低溫彎曲性能測試

• 檢測目的：驗證基板在極端溫度環境下的機械穩定性。
• 測試方法：
  • 將基板置于溫控箱中，在設定溫度（如-55℃至150℃）下進行彎曲測試。
  • 監測溫度對彎曲強度、彈性模量的影響。
• 關鍵參數：溫度均勻性（±2℃）、升降溫速率。

4. 各向異性彎曲強度檢測

• 檢測目的：分析基板在不同方向（如纖維取向、層壓方向）上的力學差異。
• 測試方法：
  • 分別沿基板的縱向、橫向及對角線方向進行彎曲測試。
  • 計算各向異性指數（如橫向/縱向強度比）。

5. 微觀形貌與斷裂分析

• 檢測目的：探究基板斷裂機制及材料缺陷。
• 檢測手段：
  • 掃描電鏡（SEM）：觀察斷口形貌，判斷脆性/韌性斷裂。
  • 能譜分析（EDS）：檢測斷口處成分異常（如雜質、分層）。

三、輔助檢測項目

1. 樣品預處理

• 環境調節：按標準（如IPC-TM-650）在恒溫恒濕（23℃/50% RH）下放置24小時。
• 尺寸測量：使用千分尺精確測量厚度（精度±0.01 mm）。

2. 數據采集與分析

• 關鍵參數計算：
  • 彎曲強度公式： ?=3??2??2σ=2bh23FL? 其中，F為斷裂載荷，L為跨距，b為基板寬度，h為厚度。
  • 彈性模量計算：通過載荷-位移曲線的線性段斜率推導。

3. 標準符合性驗證

• 國際標準對照：ASTM D790（塑料）、JIS C5016（PCB）、GB/T 6569（陶瓷）。

四、檢測流程

1. 樣品制備：按標準切割基板（典型尺寸：80×10×1 mm³），去除毛刺。
2. 設備校準：確保載荷傳感器和位移計的精度。
3. 環境控制：實驗室溫濕度記錄（建議23±2℃，50±5% RH）。
4. 測試執行：根據選定方法（三點/四點彎曲）加載并記錄數據。
5. 結果處理：剔除異常值（如邊緣斷裂樣本），取平均值。

五、常見問題與解決方案

1. • 原因：樣品邊緣缺陷或裝夾應力集中。
   • 對策：優化切割工藝，使用圓弧形支撐夾具。
2. • 原因：材料不均勻或厚度偏差。
   • 對策：增加樣本數量（n≥5），采用激光測厚儀篩選樣品。

六、

1. ASTM D790-17, Standard Test Methods for Flexural Properties of Plastics.
2. IPC-TM-650 Test Methods Manual.
3. 《電子基板材料力學性能測試技術》，科學出版社，2020.