印制板及其组件(PCB&PCBA)是电子产品的核心部件,PCB&PCBA的可靠性直接决定了电子产品的可靠性。为了保证和提高电子产品的质量和可靠性,对失效进行全面的理化分析,确认失效的内在机理,从而有针对性地提出改善措施。
电子元器件失效分析的目的是借助各种测试分析技术和分析程序确认电子元器件的失效现象,分辨其失效模式和失效机理,确认最终的失效原因,提出改进设计和制造工艺的建议,防止失效的重复出现,提高元器件可靠性。
集成电路复杂度与性能要求的持续攀升,叠加设计、制造、封装及应用环节的潜在风险,导致短路、开路、漏电、烧毁、参数漂移等关键失效模式频发。这不仅造成昂贵的器件报废与系统宕机,更常引发设计方、代工厂、封测厂与终端用户间的责任争议,带来重大经济损失与信誉风险。
高分子材料性能要求持续提升,而客户对高要求产品及工艺的理解差异,导致断裂、开裂、腐蚀、变色等典型失效频发,常引发供应商与用户间的责任纠纷及重大经济损失。
金属构件服役环境日益苛刻,对材料性能和结构可靠性提出更高要求。然而,设计缺陷、材料瑕疵、制造偏差或不当使用等因素,极易引发疲劳断裂、应力腐蚀开裂、氢脆、蠕变、磨损、过载变形等典型失效。
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ACF 胶起泡,不等于 ACF 胶有问题!

发布时间: 2026-09-28 00:00
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显示模组的玻璃和 FPC(柔性电路板)之间要通电,靠的不是焊点,而是一层几十微米厚的胶膜——ACF 胶,全称异方性导电胶。

ACF 胶里分散着大量导电粒子,每个粒子外层都包着绝缘层。只有在外力作用下被压破,里面的导电层同时接触到金手指和玻璃面,导通才算建立;一旦压合不到位、胶层里裹进气泡,粒子就压不破,连接也就不成立了。

我们最近分析的一批显示模组,正是这个位置出现失效。样品在 40℃ 下点亮 2 小时后功能异常,拆开看到 ACF 胶区域明显起泡。客户送来四组失效样品、四组正常样品,五项检测做下来,问题不是出在胶上,而是落在了贴胶工艺上。


1. 光学分析

拆开样品,用超景深数码显微镜观察NG 件与OK 件的 ACF 胶区域。观察从NG 件的右侧开始,再扩展到左侧和OK 件。

NG 件右侧:

  • 在明场和暗场模式下,FPC 表面胶层以及 FPC 金手指与金手指之间都可见明显气泡;

NG 件右侧光学图片

NG 件右侧光学图片

  • FPC 边缘无明显金手指的位置,同样存在密集气泡。

NG 件左侧:

  • ACF 胶区域无明显气泡。

NG 件左侧光学图片

NG 件左侧光学图片

OK 件右侧:

  • 该位置无明显气泡。

同一位点上,NG 件密集起泡而OK 件干净,这组对比把问题范围锁定在了 ACF 胶区域。但更值得注意的是NG 件自身,右侧密集起泡,左侧却干干净净——同一片样品上,两侧的表现并不一致。


2. 形貌分析

把 FPC 金手指面与玻璃面剥离开,用扫描电子显微镜(SEM)观察 ACF 胶的微观形貌。

NG 件右侧:

  • FPC 金手指面,ACF 胶整体呈密集气泡形态,右侧边缘金手指上下两侧气泡同样密集;

NG 件右侧FPC面SEM图片

NG 件右侧FPC面SEM图片

  • 玻璃面,ACF 胶呈现同样的密集气泡形态,导电粒子无明显压破变形。

NG 件右侧玻璃面SEM图片

NG 件右侧玻璃面SEM图片

NG 件左侧:

  • ACF 胶比较平整,无明显气泡,导电粒子呈压破变形。

NG 件左侧SEM图片

NG 件左侧SEM图片

OK 件右侧:

  • FPC 面 ACF 胶平整、无明显气泡,导电粒子呈压破形貌;玻璃面只有少量 ACF 胶残留。

OK 件右侧FPC面SEM图片

OK 件右侧FPC面SEM图片

NG 件右侧的导电粒子没有压破,说明这一区域根本没有形成有效连接,而同一片样品的左侧,导电粒子正常压破,说明这里原本是连接良好的。


3. 元素分析

用 X 射线能谱仪(EDS)对NG 件与OK 件的表面元素做对比。

  • NG 件导电粒子含有 Ni、Au 等导电元素以及 C、O 等元素,玻璃面含有 Si、Ca 等玻璃的正常组成元素,无明显异常元素;

图片

NG 件EDS能谱图结果

  • OK 件无明显异常元素。

图片

OK 件EDS能谱图结果

两个样品的元素构成都在正常范围内,没有引入污染物的迹象。


4. 切片分析

把样品封装、研磨、抛光后,用 SEM 观察 ACF 胶的剖面形貌。

  • 宏观(15X)观察,NG 件 FPC 金手指两侧气泡明显,OK 件无明显气泡;

NG 件与 OK 件SEM图片

NG 件与 OK 件SEM图片

NG 件与 OK 件SEM图片

  • 放大观察,NG 件金手指与玻璃面之间也存在较大气泡,导电粒子上下均无明显压破变形;

NG 件SEM图片

NG 件SEM图片

  • OK 件金手指两侧有轻微气泡,金手指与玻璃面之间无明显气泡,导电粒子与金手指和玻璃面直接接触,上下呈压破变形形貌。

OK 件SEM图片

OK 件SEM图片

NG 件的气泡不仅在金手指两侧,还出现在金手指与玻璃面之间——也就是最关键的导通界面上。


5. FTIR 分析

用傅里叶变换显微红外光谱仪对NG 件和OK 件的 ACF 胶成分做对比。

  • 两个样品的主成分均为聚氨酯,吸收峰的位置及强度无明显差异,其中 3360~3375 cm⁻¹ 归属于聚氨酯中 N-H 伸缩振动吸收峰,1725~1726 cm⁻¹ 归属于 C=O 伸缩振动吸收峰。

NG 件与 OK 件FTIR谱图

NG 件与 OK 件FTIR谱图

NG 件与OK 件的胶在成分上完全一致,说明问题不出在 ACF 胶来料。


6.失效原因

显示模组在点亮过程中出现功能不良的原因是ACF胶在贴胶工艺中,与FPC面和玻璃面未完全贴合,形成密集的气泡,未形成有效粘结,在点亮过程中,胶与FPC面和玻璃面逐渐脱离,导电粒子回弹,未起到导电连通的作用,导致功能失效。

声明:本案例已做脱敏处理,所有数据均来自实验室真实分析,未经许可不得转载。

7.写在最后

看到胶层起泡,第一反应往往是怀疑胶的来料。但这个案例里,FTIR 显示失效件和正常件的胶成分完全一致。

真正有用的线索藏在失效件内部:左侧无气泡、导电粒子正常压破,右侧密集起泡、导电粒子没有压破。同一片样品、同一批胶,左右两侧的结果截然不同,这就把来料彻底排除在外了。问题只能出在压合过程本身——压力分布不均,或者某一侧的对位、温度没有达到工艺要求。

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