FPC天线焊盘为何脱落？实验数据对比：压延铜 vs 电解铜

作者简介：本文实验与数据分析由爱比速天线资深工艺工程师林天富、刘忠辉主导完成。其所在团队由拥有超过20年终端行业经验的天线专家领衔，致力于为客户提供经过实证的可靠性解决方案。

概述

本文通过实验研究FPC天线焊接中焊盘脱落问题，发现关键在于基材铜箔类型与焊接温度。实验对比电解铜（ED）与压延铜（RA）在320°C、340°C、350°C下的焊接拉力性能。数据显示压延铜在所有温度下均表现稳定、附着力强且无焊盘脱落，尤其以350°C组合为最优。电解铜则数据波动大，易发生脱落。结论指出，选用压延铜基材并控制焊接温度在340°C–350°C，可从根本上提升焊接可靠性，建议在产品设计阶段明确采用压延铜。

引言：一个常见的失效痛点

在智能硬件制造中，为FPC天线焊接同轴线缆是常见的工艺。然而，一个令人头疼的问题时常发生：在线缆理线或后续组装中，FPC上的焊盘连同铜箔一起从柔性的聚酰亚胺（PI）基材上脱落。这不仅导致产品直接报废，更暗藏着长期可靠性风险，引发客户投诉。是材料缺陷，还是工艺失当？为此，我们进行了一次专项实验，用数据寻找答案。

一、实验设计：锁定两大关键变量

我们假设焊盘附着力主要受 “基材铜箔类型” 与 “焊接温度” 两大因素影响。

1.变量设定：

a.材料变量：业界常用的两种PI基材FPC——电解铜（ED） 与 压延铜（RA）。

b.工艺变量：三个焊接温度点——320°C, 340°C, 350°C。

（爱比速终端天线产线校准烙铁头温度图片）

2.实验方法：

采用全因子实验设计，共6组组合。每组焊接5个样品，由同一熟练操作员使用相同焊料完成。核心评估方式为：将焊接后的组件固定，使用拉力计以恒定速度垂直拉扯线缆，直至失效，记录最大拉力值（单位：牛顿，N）并观察失效模式。

（采用不同温度焊接的电解铜（ED） 与 压延铜（RA）FPC天线实验样品）

二、数据揭示：稳定性与性能的双重差异

拉力测试数据清晰地描绘出两种材料在工艺稳定性上的巨大鸿沟。

（FPC天线焊接后拉拔力实验场景图）

关键发现一：压延铜的工艺稳定性完胜

上表最显著的对比在于数据波动性（标准差）。压延铜在所有温度下的数据都非常集中，尤其在340°C和350°C时表现出极致的稳定性。这意味着在生产中，使用压延铜FPC的焊接结果高度一致、可预测。

反观电解铜，数据离散度大，表明其工艺窗口窄，对焊接温度等条件极为敏感，极易产生“时好时坏”的不稳定结果，这正是客户反馈中“有的脱落，有的没问题”现象的根本原因。

关键发现二：最优性能组合明确

1.温度的正向影响：对两种材料，适当提高温度均有助于提升平均附着力。

2.材料的本质差异：即使在较低温度（320°C）下，压延铜的平均拉力（8.48N）已优于电解铜在最佳温度下的表现（350°C时8.88N），且全程未发生一次焊盘脱落。

3.最佳组合：压延铜基材 + 350°C焊接温度。此组合实现了最高的平均拉力与近乎完美的工艺稳定性（标准差仅0.60），是可靠性要求高的场景下的不二之选。

三、失效分析与根本原因

拉力测试后的显微观察进一步印证了数据：

●电解铜样品：失效模式多为焊盘整体从基材上脆性剥离。电解铜本身晶粒结构疏松、延展性较差，在焊接热应力作用下，结合力薄弱的界面更容易发生整体失效。

●压延铜样品：失效模式主要为焊点本身的拉断或线缆断裂，说明其铜箔与基材的结合力远强于焊点强度。压延铜致密的晶粒结构和优良的延展性，能更好地承受焊接热冲击和机械应力。

（经历过拉拔力测试的，焊接了同轴线的FPC天线样品）

四、结论与行动指南

本次实验明确回答了开篇的问题：材料选择是主导因素，工艺温度是关键杠杆。

1.核心结论：为杜绝FPC天线焊接焊盘脱落，首要举措是将基材从电解铜更换为压延铜。此举能大幅拓宽工艺窗口，从根本上提升焊接的一致性和可靠性。
2.工艺建议：对于采用压延铜的FPC，推荐将焊接温度设定在340°C - 350°C区间，并进行严格控制与点检。
3.给硬件开发者的建议：在产品设计与物料选型阶段，强烈建议将对焊接可靠性有要求的FPC天线（如需要焊接IPEX线缆、导线等）的基材明确规定为“压延铜”。这虽会带来小幅成本上升，但能避免后期巨大的返工、报废及质量风险，是保障产品口碑与长期效益的关键决策。

通过这次数据驱动的实验，我们不仅解决了一个具体的工艺问题，更再次验证了一个朴素的工程真理：在精密制造中，面向可靠性设计（DFR）的源头把控，远比事后补救更为经济、有效。