PCB廠帶你了解車載電池FPC連接片虛焊失效分析
Case background
No.1 案例背景
電池FPC廠講某車載電池充電異常，經(jīng)初步分析是內(nèi)部FPC連接板接觸不良導(dǎo)致。連接板由FPC+鎳片+SMD元件+PI膜構(gòu)成，如下圖：
Analysis process
No.2 分析過程
# X-Ray檢測(cè) #
通過X-RAY檢測(cè)，可以明顯辨別出Ni片與FPC焊盤之間存在虛焊不良。而且未虛焊的點(diǎn)位均存在較大面積的焊接空洞。
#失效焊點(diǎn)的剝離表面分析#
據(jù)軟板廠所知針對(duì)異常連接點(diǎn)，將鎳片剝離后，對(duì)其表面特征進(jìn)行分析。分析發(fā)現(xiàn)：
Ni片焊接剝離面Sn為自然聚合狀態(tài)，表面光滑，無拉扯或鋸齒狀態(tài)。
FPC pad面偏灰色，表面光滑，有明顯坑狀氣泡空洞痕跡，無拉扯或鋸齒狀態(tài)。
通過SEM分析顯示，pad表面平整，結(jié)晶規(guī)則。整體呈現(xiàn)灰白色，結(jié)晶顆粒約2μm左右。
EDS分析結(jié)果顯示，pad面主要以Sn、Cu金屬成分構(gòu)成。C、Cl主要來自于剝離面的附著物，據(jù)此判斷為助焊劑殘留物。同時(shí)，Sn、Cu元素產(chǎn)生了相互熔合滲透。
剝離面外觀確認(rèn)
Ni片焊接剝離面：Sn呈自然聚合狀態(tài)，表面光滑，無拉扯或鋸齒狀態(tài)。
FPC pad焊接剝離面：斷面偏灰色，且表面光滑，有明顯坑狀氣泡空洞痕跡，無拉扯或鋸齒狀態(tài)。
剝離面SEM分析
Ni片焊接剝離面SEM圖示
左右滑動(dòng)查看圖集
FPC pad焊接剝離面SEM圖示
左右滑動(dòng)查看圖集
剝離面EDS分析
Ni片焊接剝離面的成分分析
FPC pad面焊接剝離面的成分分析
注：圖譜中的Au為電鏡分析噴涂的導(dǎo)電物。
#失效焊點(diǎn)的切片斷面分析 #
針對(duì)失效焊點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行切片斷面分析。
分析發(fā)現(xiàn)：
斷面金相分析發(fā)現(xiàn)：Sn與FPC pad分離，F(xiàn)PC pad銅面彎曲變形。焊錫呈自然的凝聚弧形狀態(tài)。從其整體狀態(tài)判斷，內(nèi)部受到了熱應(yīng)力作用即熱膨脹。
SEM分析發(fā)現(xiàn)：焊點(diǎn)斷裂面位于Sn與pad側(cè)的IMC層，斷點(diǎn)在IMC層整體貫穿。IMC層整體連續(xù)、均勻，厚度2.0μm左右，狀態(tài)良好。部分Sn面呈自然凝結(jié)弧狀。
EDS分析發(fā)現(xiàn)：pad上的IMC層以Cu、Sn構(gòu)成，重量比約為40:60，為Cu6Sn5結(jié)構(gòu)，是良性IMC。斷裂面的焊錫側(cè)為100%Sn成分，進(jìn)一步說明斷裂面為Sn與pad側(cè)的IMC層。
Ni片側(cè)、pad側(cè)的Sn結(jié)晶狀態(tài)無明顯差異，說明焊錫過程是同步的。
在斷面上檢出較明顯的助焊劑殘留。
切片斷面分析
切片斷面金相分析
切片斷面SEM分析
切片斷面EDS分析
#良好焊點(diǎn)的切片斷面分析#
FPC廠講有電阻焊接的焊點(diǎn)，焊接狀態(tài)良好，IMC層連續(xù)、均勻，厚度1.46μm。Ni片與pad之間無段差。
切片斷面分析
切片斷面金相分析
切片斷面SEM分析
#FPC pad與Ni片組裝結(jié)構(gòu)#
部分FPC pad相對(duì)平面有50μm-60μm的段差，即下沉，部分無段差。
工藝流程：Ni片SMT回流焊接→PI膜→SMD元件焊接，即Ni片在PI膜貼附后還要回流一次。
組裝結(jié)構(gòu)
部分FPC pad相對(duì)平面有50μm-60μm的段差，本次分析的樣件對(duì)比如下：
PI膜熱壓后，Ni片焊接部分被完全封閉，即Ni片與pad焊接部分形成完全密閉空間。
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最新產(chǎn)品
平板電腦攝像頭FPC
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型 號(hào)：RM04C01092A
層 數(shù)：4
板 厚：0.12mm
材 料：雙面無膠電解材料
銅 厚：1/2 OZ
表面處理：沉金1微英寸
最小線寬/線距：0.15mm/0.075mm
FR4補(bǔ)強(qiáng)厚度：0.3mm
其 他：SMT貼片后出貨
POS機(jī)天線FPC
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型 號(hào)：RM02C00163A
層 數(shù)：2層
板 厚：0.20mm
材 料：雙面有膠壓延材料
銅 厚：1 OZ
表面處理：沉金1微英寸
最小線寬/線距： 0.1mm/0.2mm
POS機(jī)天線FPC
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型 號(hào)：RM02C00919A
層 數(shù)：2
板 厚：0.10mm
材 料：雙面無膠電解
銅 厚：1/3 OZ
表面處理：沉金1微英寸
最小線寬/線距：0.43mm/0.29mm
油墨顏色：綠油
手機(jī)天線FPC
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型 號(hào):RS02C00249A0
層 數(shù)：1層
板 厚：0.08mm
材 料：1/3OZ無膠電解
銅 厚：0.5OZ
表面處理：沉金
最小線寬/線距：1.02mm/0.48mm
其 他：貼膠紙
手機(jī)天線FPC
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型 號(hào):RS01C00173A0
層 數(shù)：1層
板 厚：0.13mm
材 料：1OZ有膠壓延
銅 厚：1OZ
表面處理：沉金
最小線寬/線距：0.2mm/0.1mm
PI補(bǔ)強(qiáng)厚度：0.1MM
其 他：貼膠紙，PI補(bǔ)強(qiáng)
手機(jī)天線FPC
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型 號(hào):RS01C00093A0
層 數(shù)：1層
板 厚：0.12mm
材 料：1OZ有膠電解
銅 厚：1OZ
表面處理：沉金
最小線寬/線距：0.3mm/0.3mm
PI補(bǔ)強(qiáng)厚度：0.15MM
其 他：需貼PI補(bǔ)強(qiáng)
平板電腦天線FPC
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型 號(hào):RS02C00262A0
層 數(shù)：2層
板 厚：0.12mm
材 料：1/2OZ無膠電解
銅 厚：1OZ
表面處理：沉金
最小線寬/線距：0.3mm/0.2mm
PI補(bǔ)強(qiáng)厚度：0.1MM
其 他：貼背膠及PI補(bǔ)強(qiáng)
數(shù)碼相機(jī)攝像頭FPC
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型 號(hào):RS04C0006A0
層 數(shù)：4層
板 厚：0.25mm
材 料：1/3OZ無膠電解
銅 厚：1/2OZ
表面處理：沉金
最小線寬/線距：0.1mm/0.07mm
鋼片補(bǔ)強(qiáng)厚度：0.2MM
其 他：需貼鋼片補(bǔ)強(qiáng)
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