FPC焊點(diǎn)剝離失效分析

一、案例背景

FPC在后續(xù)組裝過(guò)程中，連接器發(fā)生脫落。在對(duì)同批次的樣品進(jìn)行推力測(cè)試后，發(fā)現(xiàn)連接器推力有偏小的現(xiàn)象。據(jù)此進(jìn)行失效分析，明確FPC連接器脫落原因。

#1、#2樣品連接器脫落連接器脫落；#3樣品連接器未脫落；#4樣品連接器推力OK。

二、分析過(guò)程

#1 樣品

1、外觀分析

測(cè)試結(jié)果：剝離面呈現(xiàn)灰黑色，表面平整，有少量錫殘留。

2、剝離面分析

▼ SEM分析

測(cè)試結(jié)果：剝離面平整，表面呈現(xiàn)Ni晶格狀態(tài)，有少量錫殘留。

▼ EDS分析

測(cè)試結(jié)果：P含量為14.92%，呈異常狀態(tài)。

3、失效點(diǎn)斷面分析

▼ 斷面金相分析

暗場(chǎng)光

明場(chǎng)光

測(cè)試結(jié)果：FPC側(cè)焊盤(pán)表面焊錫剝離，兩端有焊錫殘留。

▼ 斷面SEM/EDS分析

1）PCB側(cè)切片SEM分析：

測(cè)試結(jié)果：剝離面處于FPC富磷層，富磷層厚度高達(dá)1.24μm，且FPC Ni層存在貫穿性Ni腐蝕。

2）FPC側(cè)切片SEM分析：

測(cè)試結(jié)果：FPC殘留錫位置有明顯的貫穿性Ni腐蝕，形成的IMC層呈現(xiàn)塊狀。部分位置IMC層偏厚，富磷層厚度為0.69μm。

3）FPC側(cè)切片EDS分析：

測(cè)試結(jié)果：富磷層P含量為21.24%（說(shuō)明Ni過(guò)渡析出），正常Ni層P含量為9.97%。

#2 樣品

1、外觀分析

#2-1

#2-2

測(cè)試結(jié)果：剝離面呈現(xiàn)灰黑色，表面平整，有少量錫殘留。

2、剝離面分析

▼ SEM分析

測(cè)試結(jié)果：剝離面平整，表面呈現(xiàn)Ni晶格狀態(tài)，僅有少量錫殘留。

▼ EDS分析

測(cè)試結(jié)果：P含量為15.32%，呈現(xiàn)異常狀態(tài)。

3、失效點(diǎn)斷面分析

▼ 斷面金相分析

暗場(chǎng)光

明場(chǎng)光

測(cè)試結(jié)果：PCB側(cè)焊盤(pán)表面焊錫剝離，引腳兩側(cè)有焊錫殘留。

▼ 斷面SEM/EDS分析

1）PCB側(cè)切片SEM分析：

測(cè)試結(jié)果：FPC殘留錫位置形成的IMC層呈現(xiàn)塊狀，厚度嚴(yán)重超標(biāo)。同時(shí)富磷層厚度高達(dá)1.20μm，F(xiàn)PC Ni層存在腐蝕現(xiàn)象。

2）局部SEM分析：

測(cè)試結(jié)果：剝離面處于FPC富磷層，富磷層厚度為1.15μm。

3）FPC側(cè)切片EDS分析：

測(cè)試結(jié)果：富磷層P含量為16.27%（說(shuō)明Ni過(guò)渡析出），正常Ni層P含量為11.37%，IMC層Cu含量偏高。

4、MARK點(diǎn)PAD分析

▼ 選取FPC上的一個(gè)MRAK點(diǎn)，采用化學(xué)褪金后對(duì)其進(jìn)行觀察分析

1）表面SEM分析：

測(cè)試結(jié)果：MARK點(diǎn)褪金后觀察其表面狀態(tài)，有明顯的Ni層腐蝕異常。

2）表面EDS分析：

測(cè)試結(jié)果：表面P含量最大值11.33%。

3）切片斷面SEM分析：

測(cè)試結(jié)果：Ni層未見(jiàn)明顯異常。

4）斷面EDS分析：

測(cè)試結(jié)果：Ni層P含量9.97%。

#3 樣品

1、外觀分析

測(cè)試結(jié)果：未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

2、X-RAY分析

#3-1

#3-2

#3-3

測(cè)試結(jié)果：#3樣品焊點(diǎn)氣泡較多（圖片中白色陰影為焊點(diǎn)）

3、連接器焊點(diǎn)斷面分析

▼ 斷面金相分析

暗場(chǎng)光明場(chǎng)光

測(cè)試結(jié)果：焊接潤(rùn)濕性良好。

▼ 斷面SEM/EDS分析

1）SEM分析：

測(cè)試結(jié)果：焊接IMC層呈現(xiàn)離散、塊狀、厚度大等異常。富磷層厚度遠(yuǎn)超正常（0.2-0.5μm）狀態(tài)，在0.8μm以上。

3）EDS分析：

測(cè)試結(jié)果：富磷層P含量為12.59%，正常Ni層P含量為9.18%。

#4 樣品

1、外觀分析

測(cè)試結(jié)果：未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

2、X-RAY分析

#4-1#4-2

測(cè)試結(jié)果：焊點(diǎn)氣泡較多。

3、連接器焊點(diǎn)斷面分析

▼ 斷面SEM/EDS分析

1）SEM分析：

測(cè)試結(jié)果：富磷層1.03μm，IMC層呈現(xiàn)塊狀、超厚等現(xiàn)象。整體說(shuō)明焊接質(zhì)量存在明顯的缺陷。

2）EDS分析：

測(cè)試結(jié)果：富磷層P含量為16.04%（說(shuō)明Ni過(guò)渡析出），正常Ni層P含量為8.51%，IMC層Cu含量偏高。

三、分析結(jié)果

綜合以上分析，推斷連接器脫落的原因?yàn)镕PC鎳層腐蝕及焊點(diǎn)強(qiáng)度低，具體失效解析如下：

① FPC鎳鍍層存在明顯的鎳腐蝕，降低了焊點(diǎn)的連接強(qiáng)度；

② 連接器與FPC焊接形成的富磷層在1μm左右，IMC層呈現(xiàn)塊狀、離散、超厚的異常現(xiàn)象，遠(yuǎn)超出合理范圍，在這種狀態(tài)下，焊點(diǎn)強(qiáng)度會(huì)明顯降低。

四、改善建議

① 對(duì)鎳腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行工藝控制；

② 對(duì)SMT回流制程的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使IMC及富磷層狀態(tài)符合要求（IMC厚度0.5-3.5μm，連續(xù)、致密，富磷層厚度0.2-0.5μm）。

騰昕檢測(cè)有話說(shuō)：

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