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1、測試背景

 

客戶反饋其插接件使用1-2年后出現(xiàn)電參數(shù)漂移的現(xiàn)象，懷疑為公頭母頭接觸不良導致，故送測4個不良品和2個良品進行分析，以期找到失效的原因。

樣品信息如下：

 

2、實驗方案

 

1、接觸分析：CT測試確認公頭母頭接觸是否有問題。

 

2、外觀檢查：外觀檢查Pin腳是否發(fā)生腐蝕。

 

3、Pin腳鍍層厚度分析：切片+SEM確認鍍層厚度。

 

4、Pin腳表面元素分析：XPS分析Ni、Cu、Zn是否遷移到Au層表面。 

 

3、方案詳解

 

3.1|接觸分析

 

取一不良品1#，用3DX-Ray觀察公頭母頭接觸位置是否不良。

測試結果如下：

 

 

 

公頭Pin腳與母頭連接未發(fā)現(xiàn)異常。

 

3.2|外觀檢查

 

取不良品2#及良品1#的公頭，用3D顯微鏡觀察對其Pin腳進行觀察。

 

測試結果如下：

 

 

未在Pin腳表面觀察到明顯的腐蝕黑點。

 

3.3|Pin腳鍍層厚度分析

 

公頭Pin腳的材質為黃銅，鍍層為：鍍鎳、鍍金，因為金層比較軟，制作切片時容易把金層磨散，導致厚度不準確。因此先在金層表面電鍍一層鎳，然后在制作切片測量鍍層厚度。

測試結果如下：

 

 

 

不良品Pin腳鍍鎳層厚度在1.46-1.63μm之間，鍍金層厚度為50-60nm左右，鍍金層較薄，阻擋層的鎳很容易擴散到鍍金層，影響公頭母頭的接觸電阻，從而影響電參數(shù)。

良品Pin腳鍍鎳層厚度在1μm左右，鍍金層厚度為116-127nm左右。

 

3.4|表面成分分析

 

取一不良品和一良品的Pin腳，用XPS測試儀分析鍍金層表面的元素及價態(tài)。為防止拆卸樣品時污染，樣品表面經(jīng)過清洗，并刻蝕5-10nm。

測試結果如下：

 

 

 

NG樣品表面含有Ni、Cu、Zn元素。

 

OK樣品表面也含有Ni、Cu、Zn元素。

 

4、分析與討論

 

1、連接器基材為黃銅，Cu、Zn較易往金層擴散，當銅擴散至金表面后，在空氣中氧化生成氧化銅膜而導致電接觸失效，為防止其發(fā)生，故在基底與金層之間鍍鎳，又由于鍍金層存在微孔（研究顯示，電鍍金層低于0.38μm時，孔隙率急劇增加），鎳暴露在環(huán)境中，并與大氣中的二氧化硫反應生成硫酸鎳，該物質絕緣且其體積比金屬大得多，因此沿微孔蔓延至鍍金層上，導致接觸發(fā)生故障。

2、NG品與OK品表面均含有底材元素Cu、Zn，說明阻擋層Ni薄，未起到阻擋作用。此外，NG品鍍金層偏薄，表面微孔率相對更大，Ni、Cu、Zn更容易與空氣中的物質發(fā)生反應，影響接觸電阻。

 

5、結論與建議

 

測試結論：

1、CT觀察，未發(fā)現(xiàn)不良品公頭與母頭有明顯的接觸不良；

2、SEM測試，發(fā)現(xiàn)NG品鍍金層厚度明顯比OK品?。?/span>

3、XPS測試，發(fā)現(xiàn)NG品及OK品表面均含有Ni、Cu、Zn元素，說明阻擋層Ni薄，未起到阻擋作用。

4、NG品鍍金層相對OK品偏薄，推測其表面微孔率更大，導致擴散的Ni、Cu、Zn元素更容易與空氣中的物質發(fā)生反應，影響接觸電阻，導致電參數(shù)漂移。

建議：

建議管控Pin腳鍍層厚度，增加鍍金層及鍍鎳層厚度。