一、案例背景

FPC在后續(xù)組裝過程中，連接器發(fā)生脫落。在對同批次的樣品進行推力測試后，發(fā)現(xiàn)連接器推力有偏小的現(xiàn)象。據(jù)此進行失效分析，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、分析過程

#1 樣品

1、外觀分析

測試結(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

測試結(jié)果：P含量為14.92%，呈異常狀態(tài)。

3、失效點斷面分析

▼ 斷面金相分析

暗場光

明場光

測試結(jié)果：FPC側(cè)焊盤表面焊錫剝離，兩端有焊錫殘留。

▼ 斷面SEM/EDS分析

1）PCB側(cè)切片SEM分析：

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

2）FPC側(cè)切片SEM分析：

測試結(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：

測試結(jié)果：富磷層P含量為21.24%（說明Ni過渡析出），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

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

3、失效點斷面分析

▼ 斷面金相分析

暗場光

明場光

測試結(jié)果：PCB側(cè)焊盤表面焊錫剝離，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：

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

2）局部SEM分析：

測試結(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：

測試結(jié)果：富磷層P含量為16.27%（說明Ni過渡析出），正常Ni層P含量為11.37%，IMC層Cu含量偏高。

4、MARK點PAD分析

▼ 選取FPC上的一個MRAK點，采用化學褪金后對其進行觀察分析

1）表面SEM分析：

測試結(jié)果：MARK點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：

測試結(jié)果：表面P含量最大值11.33%。

3）切片斷面SEM分析：

測試結(jié)果：Ni層未見明顯異常。

4）斷面EDS分析：

測試結(jié)果：Ni層P含量9.97%。

#3 樣品

1、外觀分析

測試結(jié)果：未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

2、X-RAY分析

#3-1

#3-2

#3-3

測試結(jié)果：#3樣品焊點氣泡較多（圖片中白色陰影為焊點）

3、連接器焊點斷面分析

▼ 斷面金相分析

暗場光明場光

測試結(jié)果：焊接潤濕性良好。

▼ 斷面SEM/EDS分析

1）SEM分析：

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

3）EDS分析：

測試結(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

測試結(jié)果：未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

2、X-RAY分析

#4-1#4-2

測試結(jié)果：焊點氣泡較多。

3、連接器焊點斷面分析

▼ 斷面SEM/EDS分析

1）SEM分析：

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

2）EDS分析：

測試結(jié)果：富磷層P含量為16.04%（說明Ni過渡析出），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為FPC鎳層腐蝕及焊點強度低，具體失效解析如下：

① FPC鎳鍍層存在明顯的鎳腐蝕，降低了焊點的連接強度；

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?，F(xiàn)象，遠超出合理范圍，在這種狀態(tài)下，焊點強度會明顯降低。

四、改善建議

① 對鎳腐蝕現(xiàn)象進行工藝控制；

② 對SMT回流制程的參數(shù)進行優(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）。

騰昕檢測有話說：

本篇文章介紹了FPC焊點剝離失效分析。如需轉(zhuǎn)載本篇文章，后臺私信獲取授權(quán)即可。若未經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載，我們將依法維護法定權(quán)利。原創(chuàng)不易，感謝支持！

騰昕檢測將繼續(xù)分享關(guān)于PCB/PCBA、汽車電子及相關(guān)電子元器件失效分析、可靠性評價、真?zhèn)舞b別等方面的專業(yè)知識，點擊關(guān)注獲取更多知識分享與資訊信息。