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PCB廠帶你了解車載電池FPC連接片虛焊失效分析

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人氣：2419發(fā)布日期：2024-09-11 08:42【大中小】

Case background

No.1 案例背景

電池FPC廠講某車載電池充電異常，經初步分析是內部FPC連接板接觸不良導致。連接板由FPC+鎳片+SMD元件+PI膜構成，如下圖：

Analysis process

No.2 分析過程

# X-Ray檢測 #

通過X-RAY檢測，可以明顯辨別出Ni片與FPC焊盤之間存在虛焊不良。而且未虛焊的點位均存在較大面積的焊接空洞。

#失效焊點的剝離表面分析#

據軟板廠所知針對異常連接點，將鎳片剝離后，對其表面特征進行分析。分析發(fā)現：

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，結晶規(guī)則。整體呈現灰白色，結晶顆粒約2μm左右。

EDS分析結果顯示，pad面主要以Sn、Cu金屬成分構成。C、Cl主要來自于剝離面的附著物，據此判斷為助焊劑殘留物。同時，Sn、Cu元素產生了相互熔合滲透。

剝離面外觀確認

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

左右滑動查看圖集

FPC pad焊接剝離面SEM圖示

左右滑動查看圖集

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電物。

#失效焊點的切片斷面分析 #

針對失效焊點，對其進行切片斷面分析。

分析發(fā)現：

斷面金相分析發(fā)現：Sn與FPC pad分離，FPC 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，內部受到了熱應力作用即熱膨脹。

SEM分析發(fā)現：焊點斷裂面位于Sn與pad側的IMC層，斷點在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面呈自然凝結弧狀。

EDS分析發(fā)現：pad上的IMC層以Cu、Sn構成，重量比約為40:60，為Cu6Sn5結構，是良性IMC。斷裂面的焊錫側為100%Sn成分，進一步說明斷裂面為Sn與pad側的IMC層。

Ni片側、pad側的Sn結晶狀態(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

#良好焊點的切片斷面分析#

FPC廠講有電阻焊接的焊點，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片組裝結構#

部分FPC pad相對平面有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。

組裝結構

部分FPC pad相對平面有50μm-60μm的段差，本次分析的樣件對比如下：

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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