FPC分层鼓包失效分析

FPC为什么会分层鼓包？

1 背景介绍

本文失效产品为FPC（柔性印刷电路板Flexible Printed Circuit），产品经过回流焊接后，出现起泡现象，部分位置出现分层现象。下文通过测试分析1pc 失效FPC、6pcs OK FPC半成品，找出FPC鼓包分层的原因。

2 检查分析

2.1 外观检查

利用超景深数码显微镜对失效FPC及同批FPC表面进行光学检查。失效FPC表面多处区域可见明显鼓包异常，OK FPC半成品表面未见明显鼓包等异常现象。

2.2 剖面观察

利用场发射扫描电子显微镜对失效FPC及OK FPC切片截面进行形貌观察及成分分析，如图1所示。

失效FPC鼓包位置切片后，均发现界面分离现象，分离位于粘合剂与PI膜之间；OK FPC切片后均未发现界面分层现象。

图1 失效FPC鼓包位置及OK FPC切片后截面形貌观察

2.3 剥离分析

利用扫描电子显微镜对剥离后界面进行形貌观察及成分分析，如图2、3所示。

失效FPC：分离界面位于PI膜与粘合剂之间，与剖面观察结果一致；分离界面光滑，未见明显粘结特征；分离界面未见明显异物残留痕迹，粘合剂侧探测到C、N、O、Al、S元素，PI膜侧探测到C、N、O、Si元素。

OK FPC半成品：分离界面位于粘合剂内部；分离界面粗糙，可见明显粘结特征；分离界面未见明显异物残留痕迹，界面一侧探测到C、N、O、Al、P元素，另一侧探测到C、N、O、Al、P、Cu元素。

图2 失效FPC鼓包区域分离界面分析结果

图3 OK FPC半成品机械剥离后分离界面形貌观察及成分分析结果

2.4 FTIR分析

使用FTIR对2款FPC产品粘合剂部分进行成分分析，结果显示：

1. OK FPC半成品中粘合剂成分主要为氢氧化铝阻燃的环氧树脂；

2. 失效FPC粘合剂成分主要为MCA（三聚氰胺氰尿酸盐）阻燃的环氧树脂；

3. OK FPC半成品粘合剂与失效FPC粘合剂成分不同，固化程度没有明显差异；

图4 失效FPC、OK FPC半成品及同批FPC剥离界面FTIR分析结果

2.5 热学分析

参考标准ISO 11358-1-2022 塑料 高聚物热量的分析法(TG)第一部分：一般原则对二者分别进行TGA测试，结果如图5所示。

结果显示，失效FPC中粘合剂剩余质量较OK FPC半成品粘合剂偏低，说明失效FPC产品加热过程中确实存在气体放出现象。

图5 失效FPC及OK FPC半成品中粘合剂TGA测试结果

2.6 小结

失效FPC产品鼓包分层的原因主要因其粘合剂中阻燃剂成分为MCA（三聚氰胺氰尿酸盐），该阻燃剂受热会迅速升华分解，带走热量，降低高聚物材料的表面温度，同时散发惰性气体、NH3、三聚氰胺等，最终导致FPC样品鼓包分层。OK FPC半成品粘合剂中阻燃剂为氢氧化铝阻燃剂，其阻燃机理与MCA完全不同，进而不会发生鼓包分层异常。

3 结论

失效FPC产品鼓包分层的原因主要因其粘合剂中阻燃剂成分为MCA（三聚氰胺氰尿酸盐），该阻燃剂受热会迅速升华分解，散发惰性气体、NH3、三聚氰胺等，最终导致FPC鼓包分层。

4 建议

对FPC来料进行高温试验验证，避免异常物料流入产线。

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