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【失效分析】FPC鋼片接地電阻偏高不良

發(fā)布時間: 2024-09-09  點擊次數(shù): 23次

01測試背景

客戶反饋其生產(chǎn)的鍍鎳鋼片(LC)和FPC軟板貼合過回流焊后,鋼片接地電阻增大,爐前電阻均值0.06Ω,爐后電阻均值2.88Ω,超5Ω的不良率約為11%。故委托優(yōu)爾鴻信實驗室進(jìn)行測試分析,以期找出產(chǎn)品失效的原因。




02失效現(xiàn)象驗證

接地電阻測試:

用萬用表測試,一端表筆接觸鋼片,另一端表筆接觸接地觸點。



【失效分析】FPC鋼片接地電阻偏高不良



03實驗方案

3.1表面污染物分析:

1、Py-GCMS分析鋼片表面是否有有機(jī)污染

2、EDS分析鋼片表面是否有異常元素

3.2鋼片鍍鎳氧化鎳層是否偏厚:

1、FIB測試氧化鎳層厚度

2、EDS分析確認(rèn)氧含量

3、模擬回流焊,測試氧化對鋼片阻值影響

3.3不良品與良品所用鋼片之特性對比:

1、表面粗糙度測試

2、鋼片鍍鎳層厚度測試

3.4導(dǎo)電膠與鋼片和軟板之間是否有氣泡、間隙:

切片測試,確認(rèn)層間是否有間隙或氣泡


04鋼片表面污染物分析

4.1Py-GCMS測試:

未在送測鋼卷表面發(fā)現(xiàn)有機(jī)污染物。



送測的鍍鎳鋼卷


檢測數(shù)據(jù):



將高溫裂解碎片分子進(jìn)行氣相色譜質(zhì)譜分析,從而推斷原樣品的成分組成及結(jié)構(gòu)信息等,結(jié)果顯示未在送測鋼卷表面發(fā)現(xiàn)有機(jī)污染物。

4.2表面成分分析(SEM+EDS):



良品:


【失效分析】FPC鋼片接地電阻偏高不良


不良品:


【失效分析】FPC鋼片接地電阻偏高不良


通過EDS分析,良品及不良品鋼片表面成分無明顯差異,未在鋼片表面發(fā)現(xiàn)異常元素,氧含量低。


05鍍鎳鋼片氧化鎳層分析

5.1FIB測試:



【失效分析】FPC鋼片接地電阻偏高不良


FIB測試發(fā)現(xiàn)鋼片氧化鎳層極薄,放大到五萬倍也難以發(fā)現(xiàn)(推測氧化層只有幾納米),之前鋼片表面成分分析也表明,鍍鎳鋼片只有不到百分之一的氧,含量低。

5.2鋼片模擬回流焊驗證:

據(jù)客戶提供的信息,將鋼片進(jìn)行模擬回流焊驗證,測試前后電阻值。


【失效分析】FPC鋼片接地電阻偏高不良



模擬回流焊前后,鋼片阻值無明顯變化,說明壓合及過SMT造成的鎳層氧化對鋼片阻值無明顯影響。

06良品不良品鋼片特性分析

6.1表面粗糙度測試:




表面粗糙度,指加工表面具有的較小間距和微小峰谷不平度。粗糙度大,有利于導(dǎo)電膠和鋼片粘結(jié)。通過對比,發(fā)現(xiàn)良品的鋼片表面粗糙度大于不良品。


6.2鍍鎳層厚度測試:





用SEM測量鋼片鍍鎳層厚度,不良品鎳層厚度在1.3微米左右,良品鍍鎳層厚度在2.2微米左右,良品鍍鎳層厚度比不良品鍍鎳層厚將近1微米左右,同之前FIB測試結(jié)果相近。

       通過對鋼片表面進(jìn)行成分分析,發(fā)現(xiàn)不銹鋼里的Ni、Cr有向鍍鎳層擴(kuò)散的趨勢。良品鎳層較厚,擴(kuò)散相對慢一些。通過模擬回流焊實驗,未發(fā)現(xiàn)這種元素擴(kuò)散對阻值有影響。

07導(dǎo)電膠與鋼片及軟板之間的

氣泡、間隙分析

7.1切片測試:





通過切片測試,不良品,導(dǎo)電膠和鋼片、導(dǎo)電膠和軟板間發(fā)現(xiàn)長條間隙(長度在十微米到八十微米之間);良品間隙相對短。間隙變長,會減小接觸面積,增大阻值。

7.2壓合條件:

1、導(dǎo)電膠和鋼片:120℃、滾壓、速度0.4±0.1m/min

2、導(dǎo)電膠和軟板:

貼合吸頭150℃、壓合180℃、300s;

固化條件:160℃、3h

從客戶提供的熱壓條件及固化條件來看,導(dǎo)電膠里可能使用了環(huán)氧樹脂組分。在固化時會出現(xiàn)收縮,產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)內(nèi)應(yīng)力大于導(dǎo)電膠和粘結(jié)物質(zhì)的結(jié)合力時,易于產(chǎn)生間隙。

08結(jié)論與建議

結(jié)論:

1. 對不良品原材料鋼卷進(jìn)行GCMS測試,未在表面發(fā)現(xiàn)有機(jī)污染。通過對比不良品和良品鋼片表面成分,未發(fā)現(xiàn)異常元素。

2. FIB測試未在不良品鋼片表面發(fā)現(xiàn)明顯氧化膜,表面成份分析氧含量也很低,鋼片模擬回流焊前后的阻值差別不大,基本可排除鍍鎳層氧化膜過厚對阻值的影響。

3.良品的鋼片表面粗糙度大于不良品。粗糙度大,有利于導(dǎo)電膠和鋼片粘結(jié)。

4.對不良品進(jìn)行切片,導(dǎo)電膠和鋼片、導(dǎo)電膠和軟板間發(fā)現(xiàn)長條間隙(長度在十微米到八十微米之間)。長間隙的存在,會減小接觸面積,增大接觸電阻。

建議:

增大鋼片表面粗糙度,優(yōu)化熱壓條件,有利于增大膠體的粘結(jié),減少間隙。




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