FPC焊点剥离失效分析
1
案例背景
FPC在后续组装过程中，连接器发生脱落。在对同批次的样品进行推力测试后，发现连接器推力有偏小的现象。据此进行失效分析，明确FPC连接器脱落原因。
#1、#2样品连接器脱落连接器脱落；#3样品连接器未脱落；#4样品连接器推力OK。
2
分析过程
#1 样品
外观分析
测试结果：剥离面呈现灰黑色，表面平整，有少量锡残留。
剥离面分析
▼ SEM分析
测试结果：剥离面平整，表面呈现Ni晶格状态，有少量锡残留。
▼ EDS分析
测试结果：P含量为14.92%，呈异常状态。
失效点断面分析
▼ 断面金相分析
暗场光
明场光
测试结果：FPC侧焊盘表面焊锡剥离，两端有焊锡残留。
▼ 断面SEM/EDS分析
1、PCB侧切片SEM分析：
测试结果：剥离面处于FPC富磷层，富磷层厚度高达1.24μm，且FPC Ni层存在贯穿性Ni腐蚀。
2、FPC侧切片SEM分析：
测试结果：FPC残留锡位置有明显的贯穿性Ni腐蚀，形成的IMC层呈现块状。部分位置IMC层偏厚，富磷层厚度为0.69μm。
3、FPC侧切片EDS分析：
测试结果：富磷层P含量为21.24%（说明Ni过渡析出），正常Ni层P含量为9.97%。
#2 样品
外观分析
测试结果：剥离面呈现灰黑色，表面平整，有少量锡残留。
剥离面分析
▼ SEM分析
测试结果：剥离面平整，表面呈现Ni晶格状态，仅有少量锡残留。
▼ EDS分析
测试结果：P含量为15.32%，呈现异常状态。
失效点断面分析
▼ 断面金相分析
暗场光
明场光
测试结果：PCB侧焊盘表面焊锡剥离，引脚两侧有焊锡残留。
▼ 断面SEM/EDS分析
1、PCB侧切片SEM分析：
测试结果：FPC残留锡位置形成的IMC层呈现块状，厚度严重超标。同时富磷层厚度高达1.20μm，FPC Ni层存在腐蚀现象。
2、局部SEM分析：
测试结果：剥离面处于FPC富磷层，富磷层厚度为1.15μm。
3、FPC侧切片EDS分析：
测试结果：富磷层P含量为16.27%（说明Ni过渡析出），正常Ni层P含量为11.37%，IMC层Cu含量偏高。
MARK点PAD分析
▼ 选取FPC上的一个MRAK点，采用化学褪金后对其进行观察分析
1、表面SEM分析：
测试结果：MARK点褪金后观察其表面状态，有明显的Ni层腐蚀异常。
2、表面EDS分析：
测试结果：表面P含量最大值11.33%。
3、切片断面SEM分析：
测试结果：Ni层未见明显异常。
4、断面EDS分析：
测试结果：Ni层P含量9.97%。
#3 样品
外观分析
测试结果：未发现明显异常。
X-RAY分析
测试结果：#3样品焊点气泡较多（图片中白色阴影为焊点）
连接器焊点断面分析
▼ 断面金相分析
暗场光
明场光
测试结果：焊接润湿性良好。
▼ 断面SEM/EDS分析
1、SEM分析：
测试结果：焊接IMC层呈现离散、块状、厚度大等异常。富磷层厚度远超正常（0.2-0.5μm）状态，在0.8μm以上。
3、EDS分析：
测试结果：富磷层P含量为12.59%，正常Ni层P含量为9.18%。
#4 样品
外观分析
测试结果：未发现明显异常。
X-RAY分析
测试结果：焊点气泡较多。
连接器焊点断面分析
▼ 断面SEM/EDS分析
1、SEM分析：
测试结果：富磷层1.03μm，IMC层呈现块状、超厚等现象。整体说明焊接质量存在明显的缺陷。
2、EDS分析：
测试结果：富磷层P含量为16.04%（说明Ni过渡析出），正常Ni层P含量为8.51%，IMC层Cu含量偏高。
3
分析结果
综合以上分析，推断连接器脱落的原因为FPC镍层腐蚀及焊点强度低，具体失效解析如下：
① FPC镍镀层存在明显的镍腐蚀，降低了焊点的连接强度；
② 连接器与FPC焊接形成的富磷层在1μm左右，IMC层呈现块状、离散、超厚的异常现象，远超出合理范围，在这种状态下，焊点强度会明显降低。
4
改善建议
① 对镍腐蚀现象进行工艺控制；
② 对SMT回流制程的参数进行优化，使IMC及富磷层状态符合要求（IMC厚度0.5-3.5μm，连续、致密，富磷层厚度0.2-0.5μm）。
