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 抗撕強度Peel Strength(次重要)

這是CNS的正確譯詞，而且早已行之有年。其典雅貼切足證前輩功力之高?？上承┿~箔基板業者們不明就里不讀正書，竟自做聰明按日文字面直接說成" 剝離強度 "，不但信雅達欠周，且欲待呈現之原義也盡失，雖不至背道而馳卻也頗乏神似而殊為遺憾。

此詞是指銅箔對基材板的附著力或固著力而言，常以每吋寬度銅箔垂直撕起所需的力量做為表達單位。這當然不僅量測原板材的到貨(As Received)情形，也還要仿真電路板制程的高溫環境，熱應力，濕制程化學槽液等的各種折磨，以及耐溶劑的考驗，然后檢視其銅箔附著力是否發生劣化。之所以如此，實乃因線路愈來愈細密時，其附著力的穩定性(Consistency)將益形重要，而并非原板材銅箔附著力平均值很高就算完事。

PC-4101/21就FR-4板材之此號規格單中，對該類基板之抗撕強度已劃分成三項試驗及允收規格，即：

A. 厚度17um以上之低棱線銅箔(Low Profile)，其測值無論厚板(指0.78mm或31 mil以上)或薄板(指0.78mm或31 mil 以下)均需超過70㎏/m(或3.938磅/吋)之規格。

B.標準棱線抓地力較強之銅箔（即IPC-CF-150之Grade 1）又有三種情況(試驗方法均按IPC-TM-650之2.4.8節之規定)：

　　(B-1)：熱應力試驗后(288℃漂錫10秒鐘)；薄板者須超過80㎏/m(或4.47磅/吋)，厚板者須超過105㎏/m(或5.87磅/吋)。

(B-2)：于125℃高溫中；薄板與厚板均須超過70㎏/m(約4 lb/in)。

(B-3)：經濕制程考驗后；薄板須超過55㎏/m(或3.08 lb/in)厚板須超過80㎏/m(或4.47 lb/in)。

C.其它銅箔者，其抗撕強度之允收規格則須供需雙方之同意。

D.試驗頻度：按IPC-4101表5之規定，上述B-1項品質出貨時須逐批試驗，B-2項則三個月驗一次，而B-3項也是三個月驗一次。一般業者經常對抗撕強度 隨便說說的 8磅 ，系指早期美軍規范(MIL-P-13949)舊“規格單4D”中，對厚度1oz之標準銅箔之 8 lb/in 而言，立論十分松散不足為訓。

2. Volume Resistivity 體積電阻率(不重要)

系在量測板材本身的絕緣品質如何，是以“電阻值”為其量化標準。例如在各種DC高電壓下，測試兩通孔間板材的電阻值，即為絕緣品質的一種量測法。由于板材試驗前的情況各異，試驗中周遭環境也不同，故對本術語與下述之 “表面電阻率” 在數據都會造成很大的變化。

例如軍規MIL-P-13949要求20mil以上的FR-4厚板材，執行本試驗前須在 50℃/10﹪RH 與 25℃/90﹪RH 兩種環境之間，先進行往返10次的變換，然后才在第10次 25℃/90﹪RH 之后進行本試驗。至于原在20mil以上的FR-4厚板材，則另要求在C-96/35/90(ASTM表示法，即35℃，90﹪RH，放置96小時)之環境中先行適況處理，且另外還要求在125℃的高溫中，量測FR-4的電阻率讀值。

IPC-4101在其表5中對此項基板品質項目，要求12個月才測一次(由此可見本項并不重要)。每次取6個樣片，須按IPC-TM-650手冊之2.5.17.1測試法進行實做，而及格標準則另按各單獨板材之特定規格單。至于最常見FR-4之厚板(指0.78mm或30.4mil以上)經吸濕后，其讀值仍須在106Megohm-cm以上，高溫中試驗之及格標準亦應在103Megohm-cm以上。

其實此種 "體積電阻率"也就是所謂的"比絕緣"(Specific Insulation)值，系指板材在三度空間各邊長1cm的塊狀絕緣體上，分別自其兩對面所測得電阻值大小之謂也。因目前基材板的技術已非常進步，此種基本絕緣品質想要不及格還不太容易呢，似無必要詳加追究。

3. Surface Resistivity 表面電阻率(不重要)

系量測單一板面上，相鄰10mil兩導體間之表面電阻率。不過當板材的事先適況處理與試驗環境不同時，其之測值亦有很大的變化。本試驗前各種板材所應執行的10次適況前處理，則與前項體積電阻率之做法相同，而125℃的高溫中試驗也按前項實施。

IPC-4101亦將此項目收納在其表5中，測試方法與12個月測試之頻度，也與前項完全相同。早年樹脂的生產技術自然不如目前遠甚，時常擔心樹脂或玻纖布中夾雜有離子性的殘渣，一旦如此將造成板材絕緣品質的劣化，是故早年的老舊規范中，都加設了上述兩項絕緣品質之"電阻率"規格。

　　然而基材板中若要12個月才測一次的品質項目，又能對每天大量出貨的PCB工業有何幫助？有什么把關的必要？真是天曉得! 想必此等可有可無不關痛癢的陋規，將來遲早會被取消而成為歷史。

4. Moisture Absorption 吸濕率(又名Water Absorption)(次重要)

此項品質系訂定于IPC-4101之表5，須每三個月取4個樣板去做試驗。又按IPC-4101/21對FR-4基板的規定，厚度低于0.78mm(30.5mil)的薄板要求吸濕率不可超過0.80﹪；30.5mil以上的厚板則須低于0.35﹪。

至于測試方法，則應按IPC-TM-650手冊之2.6.2.1方法去進行。其做法是裁取2吋X2吋的樣板，板邊四面都要用400號砂紙小心磨平，再將兩面銅箔蝕刻掉，洗凈后放置在105℃-110℃烤箱中烘烤1小時，取出后于干燥皿中冷到室溫，再精稱其重量到0.1mg。之后的吸水實驗也很簡單，即將樣板浸在23℃±1℃的蒸餾水中24小時。取出后立即擦干并立即精秤即可。

4.1原理詮釋：

　　理論上純水是不導電的，若板材吸水后應不致造成絕緣品質的劣化，或出現漏電的缺失。當然若所吸到的是不純的水，自然會影響到板材的絕緣品質。但讀者們卻不可忘記，水分子是一種"極性"頗強的化合物，其"相對容電率"(εr.即老式說法的介質常數Dk)高達75，故板材吸水后所制作的多層板傳輸線，必然會造成訊號傳播速率(Vp)的降低，原理從Maxwell Equation:Vp=C/ √ εr中可得其詳。(Vp：訊號之傳播速度、C：光速、εr：訊號線周圍介質之相對容電率)

　　其次是板材所可能吸到水份，當然不可能是純水，何況鉆孔鍍孔以及眾多的濕式流程，怎么可能會不吸入離子性漏電的物質？是故有了水后“玻纖絲陽極性漏電”之缺失(CAF；Conductive Anodic Filament)就難免不會發生了。而且吸了水的板材遇到瞬間高溫焊接或噴钖時，必然會產生爆板的惡果，這就是對基材板嚴格要求吸水率夠低的三種主要原因。

　　目前由于樹脂配方技術與膠片含浸工程的長足進步，一般商品板材之吸水率都遠于規格值的數十倍以下，換句話說吸水率早已不是問題了，除非規格值再嚴加降低，或改用壓力鍋試驗(PCT;Pressure Cooker Test)更嚴酷的做法，才會面臨挑戰。

5. Dielectric Breakdown介質崩潰(次重要)

　　系刻意不斷提高AC測試之電壓至50KV以上，以觀察厚板材中相距1吋之兩插孔電極，其崩潰打穿的起碼電壓值為何。按IPC-4101表5的規定，此項品質亦系三個月測一次，每次取三個樣片。至于IPC-4101/21對FR-4原板之及格標準，則另訂定下限為40KV。

　　其試驗法系按IPC-TM-650之2.5.6 B法(1986.5)去進行。所取無銅箔之樣板其大小為3吋 X2吋(厚度在30.5mil以上)，沿其板長方向的中心線上，鉆出相距1吋而直徑各為188mil的穿孔兩個，并分別插入兩錐狀電極(其一為高電壓極，其二為接地極)，然后連以電纜一同浸于絕緣油槽中(如Shell Dial Ax即可)。再按上表以每秒調升500V之方式逐漸升高測試電壓，仔細觀察所發生之崩潰的情形，且記錄其三個數據及求平均值。但若并未出現崩潰時，即以其可調之最高電壓值為紀錄。

6.Flexural Strength 抗撓強度(又稱Flexural Modulus 抗撓模數)(不重要)

　　6.1詮釋

　　聚是指基材板所在承受多少重量之下，而尚不致折斷的機械強度。也就是說做成電路板后，可以承載多少組件而不變形的能力。換言之就是在測板材的硬挺性（Stiffness or Rigidity），口語上似可說成“抗彎強度”或“抗彎能力”。板材若在本項之品質良好時，其板彎板翹也就低了。

　　此“抗撓強度”的試驗方法，可按IPC-TM-650之2.4.4法（1994.12）去做，該法指出本項目是針對厚板而做，而厚板與薄板的分界卻是0.51mm（20mil），與現行分法（1997.12）的0.78mm（31mil）又有所不同。按品質管理的精神，當然是“后來居上”取代前者，故知此種基板硬挺性品質是針對31mil以上的厚板而言。

　　6.2做法

　　實際做法很簡單，是將板材自底面以“兩桿”支撐，再自頂面的中央以“固定寬度的重頭（Crosshead）”用力向下壓。該壓試機“之支撐跨距（Span）與下壓速度（Speed of Testing）等數據，以及對應試驗板在長寬厚等尺度方面的關系，均按下表之規定：

　　 上述試驗機之支撐桿上緣與下壓重頭之下緣（Nose），均須呈現圓弧表面，樣板外緣亦須保持平整，不可出現缺口撕口等。試驗要一直用力壓下直到樣板斷裂為止。所得數據以“磅”或“公斤”為單位，再按樣板面積換算成“壓力強度”的PSI或Kg/M2，做為允收規格。IPC-4101/21中即已列入現行的允收規格長方向之下限為4.23X107 kg/m2，橫方向之下限為3.52X107kg/m2。

7.Flexural Strength at Elevalted Temperature 高溫中抗撓強度(次重要)

　　系為已搭載零件的板子，在高溫焊接中仿真其抗撓強度如何的試驗。實驗可按IPC-TM-650之2.4.4.1規定去做，是將樣板放在已有夾具的特定烤箱內，去進行壓試。該烤箱須能控溫在 3℃以內，不同板材之溫度條件另有表格規定。所有做法與前項常溫者類同。

　　此等板材高溫“硬挺性”之品質好壞，對表面貼裝（SMT）各種零件之焊點強度甚具影響力。目前各種小型手執電子機器的流行，連薄板也要考慮到本項品質了。不過由于樹脂在Tg方面的提高，與玻纖布的改善（如Asahi-Scwebel專利壓扁分散的玻纖布），使得本項品質也改善極多。

8. Arc Resistance 耐電弧性(不重要)

　　是對無銅箔之清潔厚板面上，以高電壓低電流（0.1A以下）的兩個鎢金屬平面之電極測頭，在0.25 的跨距下，當開動測試機時即產生空中之電弧，不久即會自動消失于板材中。此時板材即將有電弧之軌跡（Tracksing）出現，于是記錄下空中電弧消失前所經歷的“秒數”，即為“耐電弧”的數據。

21號規格單要求應在60秒以上。

9.Thermal Stress　熱應力(次重要)

　　系取2 inX2 in各種厚度之板材，有銅箔與無銅箔者分別試驗，也就是在288℃的錫池表面漂浮10秒鐘。洗凈之后在正常視力下（左右眼各為2.0/2.0）檢查板面之外觀，或另用4倍與10倍放大鏡觀察板面，是否出現炭化（Charing）、表面污染、樹脂損傷、樹脂變軟、爆板分層、起泡、織紋顯露、瑕疵擴大、白點、白斑與坑陷等缺點。至于有銅箔者則只檢查是否起泡或分層即可，此項品質與樹脂之Tg及板材吸水率有關。目視標準可參考IPC-A-600F之各種圖標。

10.Dielectric Strength 介質強度(次重要)

　　本詞又稱為Electric Strength抗電強度，系量測板材在Z方向抵抗高電壓的能力。本項品質之衡量，是將已發生打穿（Failure）之直流電壓實測數據，除以板厚所得數據之volt/mil或volt/mm為單位。此項試驗只針對薄板（31mil以下）而做，實驗須按IPC-TM-650之2.5.6.2法（1997.8）去進行。21號規格單要求，及格標準之下限為2.90X104 V/mm。

11. Comparative Tracking Index 比較性漏電指數

　　此CTI是針對一般家電用品，或其它高電壓（110V,220V）電器品，所用單面基材板之品質項目。因不屬于計算機信息或通訊之領域，故IPC-4101并未將之納入，反倒是國際電工委員會（IEC）已收納于其IEC-STD-112之中（電路板信息雜志曾將該份Publication 112于53期中全文翻譯，讀者可參考之）。系仿真完工電路板在使用環境中遭到污染，致使板面線路間距處出現漏電短路，且發熱燒焦的情形。是比較各種板材能否耐得惡劣環境的侵犯，能否減少危險機率之試驗，也就是在最壞的打算下，看看電路板之板材能否過關的試驗。

　　其做法是在裸基材的板面上，在相距4mm之兩點，以60度的方向在100g的力量下刺入板材°電極尖端之錐度30o，刺定后在兩點之間不斷滴下0.1%的氯化銨溶液，每30秒1滴，并通入高電壓（100-600V）之交流電（AC）進行試驗?？上仍囉?00V并使出現1安培的電流。因板面上已有氯化銨溶液，故通電中會出現電阻而發熱，逐使溶液被蒸發走掉，于是又續滴下溶液直到50滴時，看看板材本身會不會漏電。一旦當絕緣板材出現0.1A的漏電并超過0.5秒以上者，即紀錄為故障（Failure，此時蜂鳴器會發出叫聲），測試儀器也會自動記錄下發生故障時已滴下的總滴數。

　　板材CTI的品質是指50滴仍未故障者，其所呈現的外加電壓數值。若上述300V可順利過關時，還可再增加電壓為400V，500V，或600V等，直到出現故障前之最高電壓，即為該板材的CTI數據。一般規定FR-4及格標準是200-400V，而CEM-1也是200-400V，但日本業界有時會要求到800V之嚴格標準。

非結晶性高分子之粘彈性分布圖。