【失效分析】FPC钢片接地电阻偏高不良
时间：2024-09-09 阅读：190
01测试背景
客户反馈其生产的镀镍钢片（LC）和FPC软板贴合过回流焊后，钢片接地电阻增大，炉前电阻均值0.06Ω，炉后电阻均值2.88Ω，超5Ω的不良率约为11%。故委托优尔鸿信实验室进行测试分析，以期找出产品失效的原因。
02失效现象验证
接地电阻测试：
03实验方案
3.1表面污染物分析：
1、Py-GCMS分析钢片表面是否有有机污染
2、EDS分析钢片表面是否有异常元素
3.2钢片镀镍氧化镍层是否偏厚：
1、FIB测试氧化镍层厚度
2、EDS分析确认氧含量
3、模拟回流焊，测试氧化对钢片阻值影响
3.3不良品与良品所用钢片之特性对比：
1、表面粗糙度测试
2、钢片镀镍层厚度测试
3.4导电胶与钢片和软板之间是否有气泡、间隙：
切片测试，确认层间是否有间隙或气泡
04钢片表面污染物分析
4.1Py-GCMS测试：
未在送测钢卷表面发现有机污染物。
送测的镀镍钢卷
检测数据：
将高温裂解碎片分子进行气相色谱质谱分析，从而推断原样品的成分组成及结构信息等，结果显示未在送测钢卷表面发现有机污染物。
4.2表面成分分析（SEM+EDS）：
良品：
不良品：
通过EDS分析，良品及不良品钢片表面成分无明显差异，未在钢片表面发现异常元素，氧含量低。
05镀镍钢片氧化镍层分析
5.1FIB测试：
FIB测试发现钢片氧化镍层极薄，放大到五万倍也难以发现（推测氧化层只有几纳米），之前钢片表面成分分析也表明，镀镍钢片只有不到百分之一的氧，含量低。
5.2钢片模拟回流焊验证：
据客户提供的信息，将钢片进行模拟回流焊验证，测试前后电阻值。
模拟回流焊前后，钢片阻值无明显变化，说明压合及过SMT造成的镍层氧化对钢片阻值无明显影响。
06良品不良品钢片特性分析
6.1表面粗糙度测试：
表面粗糙度，指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。粗糙度大，有利于导电胶和钢片粘结。通过对比，发现良品的钢片表面粗糙度大于不良品。
用SEM测量钢片镀镍层厚度，不良品镍层厚度在1.3微米左右，良品镀镍层厚度在2.2微米左右，良品镀镍层厚度比不良品镀镍层厚将近1微米左右，同之前FIB测试结果相近。
通过对钢片表面进行成分分析，发现不锈钢里的Ni、Cr有向镀镍层扩散的趋势。良品镍层较厚，扩散相对慢一些。通过模拟回流焊实验，未发现这种元素扩散对阻值有影响。
07导电胶与钢片及软板之间的
气泡、间隙分析
7.1切片测试：
通过切片测试，不良品，导电胶和钢片、导电胶和软板间发现长条间隙（长度在十微米到八十微米之间）；良品间隙相对短。间隙变长，会减小接触面积，增大阻值。
7.2压合条件：
1、导电胶和钢片：120℃、滚压、速度0.4±0.1m/min
2、导电胶和软板：
贴合吸头150℃、压合180℃、300s；
固化条件：160℃、3h
从客户提供的热压条件及固化条件来看，导电胶里可能使用了环氧树脂组分。在固化时会出现收缩，产生内应力。当内应力大于导电胶和粘结物质的结合力时，易于产生间隙。
08结论与建议
结论：
1. 对不良品原材料钢卷进行GCMS测试，未在表面发现有机污染。通过对比不良品和良品钢片表面成分，未发现异常元素。
2. FIB测试未在不良品钢片表面发现明显氧化膜，表面成份分析氧含量也很低，钢片模拟回流焊前后的阻值差别不大，基本可排除镀镍层氧化膜过厚对阻值的影响。
3.良品的钢片表面粗糙度大于不良品。粗糙度大，有利于导电胶和钢片粘结。
4.对不良品进行切片，导电胶和钢片、导电胶和软板间发现长条间隙（长度在十微米到八十微米之间）。长间隙的存在，会减小接触面积，增大接触电阻。
建议：
增大钢片表面粗糙度，优化热压条件，有利于增大胶体的粘结，减少间隙。