黄爱珍，陆玉凤
(深圳长城开发科技股份有限公司，广东
深圳518000)
摘要：连接器焊接不良失效时有发生，针对连接器引脚空焊不良进行了深入的分析，详细地介绍了分析的 过程和手段。通过外观检查、wetting balance 、切片、SEM+EDS 、DSC 等分析手段，发现连接器引脚空焊不良的主要原因是FPC 软板变形。同时，提出了有效的改善对策，以降低或避免此空焊不良的发生。
关键词：连接器；柔性电路板；空焊；润湿性；变形
中图分类号:TM 503+.5
文献标志码:A 文章编号:1672-5468(2019)S1-0063-07
doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2019.S1.012
Failure Analysis of Connector Soldering Defects
HUANG Aizhen ,LU Yufeng
(Shenzhen Kaifa Technology Co.,Ltd.,Shenzhen 518000,China )
Abstract :Poor welding failure of connector occurs from time to time.The poor air-welding of
connector pin is analyzed deeply ,and the process and means of analysis are introduced in detail.Through the analysis means of appearance inspection ,wetting balance ,slice ,SEM and DSC ,it is found that the main reason for the poor welding of connector pin is the deformation of FPC .At the same time ,some effective countermeasures are put forward so as to reduce or avoid the occurrence of poor air welding .
Key words :connector ;FPC ;welding opening ;wettability ;deformation
收稿日期:2019-04-16
作者简介：黄爱珍(1986-)，女，广东深圳人，深圳长城开发科技股份有限公司项目管理工程师，从事PCB&PCBA 焊接可
靠性方面的研究工作。
电子产品可靠性与环境试验
ELECTRONIC PRODUCT RE L IABIL I TY AND ENVI R ONMENTAL TESTING
可靠性物理与失效分析技术
0引言
连接器作为电子产品中的重要组成部件之一,
其焊接质量直接影响着电子产品的性能，尤其是多引脚的连接器的焊接不良现象普遍存在的。由于受连接器引脚的共面性，连接器的可焊性能力、镀层品质、焊接热量和锡膏品质，以及电路板的高温翘曲变形等多种因素的影响，在焊接连接器时常表现出来有空焊、虚焊等异常[3-4]。本文选取了连接器焊接到柔性电路板(FPC :Flexible
Printed Circuit )软板上出现空焊的案例进行分析。1
案例分析
1.1背景
连接器焊接到FPC 上时，连接器的引脚出现了空焊、上锡高度不足等不良现象，不良率约为
70%。产品正面(经一次回流)和反面(经两次回流)的连接器引脚均有发现空焊不良，不良主要发生在连接器的两端。连接器引脚的表面处理方
2019年
电子产品可靠性与环境试验式是电镀镍金(ENEG ),FPC 的表面处理方式是OSP 。不良产品的外观图如图1所示。
1.2分析过程校正曲线
1.2.1外观检查
使用3D 光学显微镜对失效样品进行外观检查，发现:1)连接器的中间区域上锡较好，侧端有空焊现象;
2)将连接器的焊点立起来，以连接器塑胶本体作为基准线，观察连接器引脚到基准线的高度，发现FPC 与连接器引脚间有变形，呈现中间高两端低的现象[5]。不良产品焊点的外观如图2所示。 参考IPC J-STD 002D 对连接器Pin 进行沾锡能力测试，以确认连接器Pin 的可焊性是否正常，测试参数如表1所示。
表1可焊性测试参数
c FPC 与连接器引脚间有变形图2不良产品焊点外观
反面(经两次回流)
正面(经一次回流)
图1不良产品的外观图
引脚末端未上锡
左
中
右
空焊
Pin1
Pin15
焊锡测试
温度
(t /℃)浸入角度/°浸入速度(v /mm ·s -1)浸入深度/mm 测试时
间(t /s )
SAC305(Sn96.5Ag 3.0Cu0.5)
传送侦测245
90
5
0.1
5
b 中间区域上锡较好
c 右端出现空焊现象
第1期连接器正反面引脚的沾锡能力测试结果如图3所示，从图3中的测试曲线上可以看出，引脚上锡良好，可焊性未发现明显的异常。 1.2.3焊点IMC 分析
选择不良产品上的正常焊点进行切片和SEM+EDS 分析，通过观察焊点IMC 的生长状况，确认焊点内部的润湿状况，以及焊接热量是否正常，结果如图4所示。从结果上看，连接器焊点生成了连续的且厚度正常的Ni 3Sn 4IMC 层，即焊点内部润湿良好，焊接热量正常。故初步排除焊接热量对此案不良现象的影响。
All results in weight/%
Spectrum
C
Ni
Au
Total
114.4867.98
17.54100.002
/
100.00
/
电压比较器电路100.00
timev图3连接器物料沾锡能力测试结果
图4焊点IMC 测试结果
a
b
10μm
15kV
Electron Image 1
1.88μm
1.76μm
1.80μm
3.88μm 3.20μm
3.25μm
5μm
15kV
×5,00050μm
15kV ×300×50500μm
黄爱珍等院连接器焊接不良失效分析
2019年
电子产品可靠性与环境试验
1.2.4锡膏品质分析
本案例中使用的锡膏为千住K2V锡膏，通过
测定其扩散性来验证锡膏的润湿品质状况。扩散
性测定参考标准JIS-Z-31978.3.1.1进行，将适量
的锡膏试样放置在铜板上，加热一定的时间使其
熔化，待冷却凝固后测量锡膏的尺寸来计算得出
锡膏的扩散率。具体的计算方法如下:
S R=(D-H)/D*100(1)
式(1)中:S R———扩散率(%);
H——
—扩散凝固后的锡膏高度;
D——
—扩散凝固后的锡膏直径(把扩散凝固后
的锡膏假定为球体,D=1.24V1/3)。
测试结果如表2和图5所示。根据行业及制
程的经验显示，锡膏的扩散率达到75%~80%时,
其润湿性正常。从5片试样的测试结果来看，该锡膏的润湿性良好。
1.2.5焊点切片分析
对NG样品连接器的焊点进行切片分析，结果如图6所示。从图6中可以看出，左右两侧引脚到FPC-Pad的间距明显地比中间引脚到FPC-Pad 的间距大，间距差异达到108.3μm，呈现两侧高中间低的现象。
表2样品锡膏扩散率测试结果
样品扩散率/%
样品181.65
样品280.10
样品383.77
样品482.12
样品584.70
图5锡膏扩散性测试结果12345
Pin1Pin2Pin5
127.5μm
Pin14Pin15Pin18
19.2μm
Pin36Pin37Pin40
34μm82μm
图7NG样品焊点切片测试结果
第1期图9连接器引脚共面性测试结果
OK 样品的焊点切片测试结果如图7所示，从图7中可以看出,OK 样品的焊点同样呈现出两侧高中间低的现象，间距差异为44.9μm ，远小于NG 样品焊点的内间距。为了进一步地确认样品焊点内引脚到FPC-Pad 的间距变化规律，随机地选取了8片样品(包
括正反面)进行切片并量测尺寸，统计结果如图8所示，与图7现象一致。
1.2.6连接器共面性分析
对过炉前和过炉后的连接器引脚进行共面性量测，结果如图9所示，从图9中未发现超出规格(100μm )的现象。初步排除连接器变形对此
失效的影响。
1.2.7FPC 热变形分析
从结构上看,FPC 的连接器焊接区域背面都有贴合FR4补强片，目的是增加FPC 的机械强度,
便于连接器焊
接。由于FPC
软板的强度较低，高温变形较大，因而补强片的耐热变形能力，将直接影响到FPC 侧的变形状况，从而影响到焊
接的有效距离。
因此我们会重
点关注补强片的耐热性。利
用差热扫描仪(DSC )测试补强片的玻璃化转变温度(T g ),
得到T g 仅为
130~140℃,
即补强片从玻
璃态转化为橡
胶态的温度点为130~140℃。在正常的无铅焊接
中需要经受235~250℃的高温，在此高温过程中
Pin1
Pin2
Pin557.9μm蛋白层析系统
Pin14
Pin15
Pin18
13μm Pin36Pin37Pin40
30μm
48.6μm 图7OK 样品焊点切片测试结果图8焊点内各
引脚
到FPC-Pad 间距统计
场馆座椅μm
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黄爱珍等院连接器焊接不良失效分析
