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作為線路板與電子元器件焊接裝聯(lián)的必要媒介，焊盤的焊接質(zhì)量是影響終端產(chǎn)品壽命與可靠性的重要因素，本文以FPC焊盤脫落為例，介紹焊盤脫落的失效分析方法。
某FPC組裝后返修過程中出現(xiàn)焊盤脫落問題，現(xiàn)針對2pcs 焊盤脫落樣品及同批次FPC成品進行測試分析，查找FPC焊盤脫落的原因。
1.外觀檢查
NG1、NG2樣品在QFN芯片相同角落位置發(fā)現(xiàn)焊盤脫落現(xiàn)象，其他三個角落位置焊盤未見明顯脫落現(xiàn)象，失效現(xiàn)象與委托方反饋信息一致。
圖1.焊盤脫落FPC外觀檢查典型照片
2.模擬驗證
為了確認FPC成品解焊過程中確實存在焊盤脫落異常，從FPC成品中隨機選取2pcs進行解焊處理，結果發(fā)現(xiàn)樣品存在焊盤脫落異常（分別命名為樣品1#、樣品2#），結果如圖2所示。
樣品1#、2#在QFN芯片相同角落位置都發(fā)現(xiàn)焊盤脫落現(xiàn)象，焊盤脫落位置與失效樣品表現(xiàn)一致，故FPC成品解焊后確實存在焊盤脫落異常。
圖2.樣品1#、2#脫落焊盤外觀檢查照片
3.表面分析
進行形貌觀察與成分分析結果顯示，所有脫落焊盤脫開位置一致，斷口呈現(xiàn)受力變形特征。EDS測試結果顯示，斷口位置未發(fā)現(xiàn)明顯異常元素。
圖3.樣品1#脫落焊盤位置形貌觀察照片及成分測試結果
4.剖面分析
為了確認同批次FPC成品焊盤是否存在缺陷，從剩余的FPC成品中隨機選取2pcs樣品進行切片分析，結果發(fā)現(xiàn)2pcs樣品（分別命名為成品1、成品2）焊盤存在斷開異常，結果如下：
圖4.成品FPC樣品切片位置示意圖
成品1：如圖5所示，切片后，一引腳焊盤（圖4黃框位置）明顯發(fā)現(xiàn)斷開異常，另一引腳焊點局部開裂，斷開界面吻合，呈現(xiàn)明顯的受力斷裂特征；斷開界面局部存在無潤濕現(xiàn)象，界面潤濕不良將導致該界面處焊接強度降低；焊盤斷口周圍銅箔完好，鎳層局部發(fā)現(xiàn)微裂紋現(xiàn)象。
圖5.成品1樣品切片后引腳焊點截面金相觀察照片及SEM+EDS分析結果
成品2：如圖6所示，切片后，圖4黃框位置引腳同樣發(fā)現(xiàn)斷開異常，斷開界面吻合，呈現(xiàn)明顯的受力斷裂特征；斷開界面局部存在無潤濕現(xiàn)象，界面潤濕不良將導致該界面處焊接強度降低；焊盤斷口周圍銅箔及鎳層完好，說明焊盤斷開異常與焊盤鎳層微裂紋無直接相關性。
圖6.成品2樣品切片后引腳焊點截面金相觀察及SEM形貌觀察照片
以上結果可知，焊盤斷開原因為焊點焊接成型后，QFN焊點受到外力影響，導致焊點沿焊接強度薄弱位置（斷口界面潤濕不良位置）斷開，最終導致焊盤被連帶拉斷。
5.分析與討論
本案失效背景為：FPC組裝后返修過程中出現(xiàn)焊盤脫落問題。
對焊盤脫落樣品進行外觀檢查發(fā)現(xiàn)，焊盤脫落都發(fā)生在QFN芯片相同角落位置，其他三個角落位置焊盤未見明顯焊盤脫落現(xiàn)象。
為了確認QFN器件加熱解焊過程中，確實存在焊盤脫落異常，對同批次FPC成品借助加熱臺（設定250℃）進行解焊操作。結果顯示，個別FPC成品解焊過程中，確實存在焊盤脫落現(xiàn)象。
對解焊后焊盤脫落樣品進行形貌觀察及成分分析。結果顯示，所有脫落焊盤脫開位置一致，斷口呈現(xiàn)受力變形特征，斷開位置未發(fā)現(xiàn)明顯異常元素。
為了確認同批次FPC成品焊盤是否存在缺陷，對成品FPC上QFN引腳焊點進行切片分析，結果顯示：
①多個樣品QFN相同角落位置焊點都發(fā)現(xiàn)斷開異常，斷開界面吻合，斷開位置焊盤被拉斷，呈現(xiàn)明顯的受力斷裂特征；
②斷開界面局部位置存在無潤濕現(xiàn)象，界面潤濕不良將導致界面焊接強度降低；
③焊盤斷口周圍銅箔完好，個別脫落焊盤鎳層局部發(fā)現(xiàn)微裂紋現(xiàn)象，鎳層微裂紋與焊盤脫落無明顯相關性。
綜上所述，F(xiàn)PC焊盤斷開過程如圖7所示，QFN器件回流焊接后，引腳焊點局部存在潤濕不良現(xiàn)象，導致界面焊接強度降低，在較大外力作用下，焊點沿界面焊接強度薄弱處開始開裂，最終導致焊盤被拉斷失效。
圖7.QFN器件引腳焊點焊盤斷開過程示意圖
6.總結與建議
總結：FPC焊盤脫落的原因為回流焊接后，焊點受到較大外力影響導致焊點沿焊接強度薄弱位置開裂，最終導致焊盤被連帶拉斷。
建議：焊接完成后排查各個工站樣品受力情況，避免較大外力作用于產(chǎn)品表面。
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