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1、測(cè)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%。

 

 

 

2、失效現(xiàn)象驗(yàn)證

 

接地電阻測(cè)試：

 

用萬用表測(cè)試，一端表筆接觸鋼片，另一端表筆接觸接地觸點(diǎn)。

 

 

3、實(shí)驗(yàn)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(cè)試氧化鎳層厚度

 

2、EDS分析確認(rèn)氧含量

 

3、模擬回流焊，測(cè)試氧化對(duì)鋼片阻值影響

 

3.3不良品與良品所用鋼片之特性對(duì)比：

 

1、表面粗糙度測(cè)試

 

2、鋼片鍍鎳層厚度測(cè)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(cè)試，確認(rèn)層間是否有間隙或氣泡

 

4、鋼片表面污染物分析

 

4.1Py-GCMS測(cè)試：

 

未在送測(cè)鋼卷表面發(fā)現(xiàn)有機(jī)污染物。

 

送測(cè)的鍍鎳鋼卷

 

檢測(cè)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(cè)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：

 

 

不良品：

 

 

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。

 

5、鍍鎳鋼片氧化鎳層分析

 

5.1FIB測(cè)試：

 

 

FIB測(cè)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(cè)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(yàn)證：

 

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

 

 

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(duì)鋼片阻值無明顯影響。

 

6、良品不良品鋼片特性分析

 

6.1表面粗糙度測(cè)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(duì)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(cè)試：

 

用SEM測(cè)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(cè)試結(jié)果相近。

 

通過對(duì)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(shì)。良品鎳層較厚，擴(kuò)散相對(duì)慢一些。通過模擬回流焊實(shí)驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)這種元素?cái)U(kuò)散對(duì)阻值有影響。

 

7、導(dǎo)電膠與鋼片及軟板之間的氣泡、間隙分析

 

7.1切片測(cè)試：

 

 

 

 

通過切片測(cè)試，不良品，導(dǎo)電膠和鋼片、導(dǎo)電膠和軟板間發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)條間隙（長(zhǎng)度在十微米到八十微米之間）；良品間隙相對(duì)短。間隙變長(zhǎng)，會(huì)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(shí)會(huì)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(shí)，易于產(chǎn)生間隙。

 

8、結(jié)論與建議

 

結(jié)論：

 

1. 對(duì)不良品原材料鋼卷進(jìn)行GCMS測(cè)試，未在表面發(fā)現(xiàn)有機(jī)污染。通過對(duì)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(cè)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(duì)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(duì)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(zhǎng)條間隙（長(zhǎng)度在十微米到八十微米之間）。長(zhǎng)間隙的存在，會(huì)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。