引言

PCBA在生产、存储、加工等过程中，因外来污染物、板子受潮、助焊剂残留等原因时常导致PCBA烧毁、电迁移失效的问题，降低产品可靠性、提高企业生产成本。本文以PCBA烧毁失效为例，通过外观检查、表面分析、切片分析等方法，分析其失效原因与机理，并提出预防对策。

一、案例背景

某PCBA在生产后半年喷涂三防漆，上电后10多小时，V相与W相铜皮之间爬电打火，压差为380VAC。现分析确认PCBA烧毁原因。

二、分析过程

1. 外观检查

对PCBA烧毁区域及其周围区域进行外观检查。烧毁区域明显发黑，局部碳化明显。烧毁位置周边区域，三防漆下面发现较多黄色异物，疑似助焊剂残留现象。

图1. 烧毁区域及周围外观检查照片

2. 表面分析

为了观察烧毁区域微观形貌及确认该区域所含元素成分，利用SEM+EDS对其进行分析。

烧毁区域表面形貌观察及成分分析如下：①烧毁区域局部位置发现较高含量的Sn元素（P1-2）及Cu元素（P1-3），放大后，未发现明显迁移枝晶形貌；②烧毁区域多处位置发现异常元素存在，推测烧毁区域存在外来污染影响。

图2. 烧毁区域表面SEM图片及EDS能谱图

3. FTIR分析

为了确认烧毁位置及三防漆化学成分，利用FTIR对两处位置进行测试分析。

FTIR测试结果：

1. 三防漆的主要成分为醇酸聚氨酯漆;

2. 烧毁位置处的主要成分为羧酸盐，1564cm-1及1411cm-1处来自羧酸盐COO-伸缩振动吸收。黑色物质在3391cm-1及1460cm-1处出现水的特征吸收。

以上结果显示，烧毁位置发现羧酸盐及水成分，羧酸盐为助焊剂中活性成分羧酸（酸性）与金属氧化物反应后产物，故烧毁位置存在酸性助焊剂残留现象。水分的存在说明烧毁位置较为潮湿。三防漆成分为醇酸聚氨酯漆，属于热固性树脂，化学性能较稳定。

图3. 烧毁位置及三防漆FTIR谱图

4. 剖面分析

为了观察烧毁位置及周边未烧毁位置截面状况，对其切片后进行形貌观察及成分分析，结果如下。

Row1：①烧毁区域（P1）表层玻纤及绿油被碳化，表层局部位置除发现Sn、Cu金属元素外，还发现Na、Cl、K异常元素；②未烧毁区域（P2），三防漆下面发现大量助焊剂残留，成分测试显示，残留助焊剂中含有较高的Sn及少量Br元素，局部位置Sn含量高达61.6%wt及72.4%wt；③助焊剂未残留位置（P3），三防漆与绿油贴附完好。

图4. 烧毁区域及周边区域切片后（row1）SEM图片及EDS能谱图

Row2：①未烧毁区域（P1、P2），三防漆下面同样发现较多助焊剂残留，助焊剂中Sn含量偏高，局部高达63.6%wt及85.8%wt，还发现Na、Cl、K异常元素存在；②未烧毁区域（P3），因助焊剂残留影响，导致三防漆局部位置厚度过薄。

图5. 周边区域切片后（row2）SEM图片及EDS能谱图

以上结果可知，①烧毁区域局部位置发现Sn、Cu金属元素及Na、Cl、K异常元素；②烧毁区域周边区域，三防漆下面发现较高助焊剂残留现象，残留助焊剂含有较高Sn元素及少量Na、Cl、K异常元素；③局部位置助焊剂残留较多，也影响了该位置三防漆的涂敷效果，无较多助焊剂残留的区域，三防漆涂层良好，三防漆与绿油贴附完好。

三、总结分析

通过对烧毁区域及周边区域外观检查发现，烧毁区域明显发黑，局部碳化明显。烧毁位置周边区域，三防漆下面发现较多黄色异物，疑似助焊剂残留现象。

烧毁区域表面进行形貌观察及成分分析发现：①烧毁区域局部位置发现较高含量的Sn及Cu元素，放大后，未发现明显枝晶形貌；②烧毁区域多处位置发现Na、Cl、K异常元素存在，推测烧毁区域存在外来污染影响。

FTIR分析结果显示：烧毁位置存在酸性助焊剂及水分残留现象，而三防漆成分为醇酸聚氨酯漆，属于热固性树脂，化学性能较稳定。

为了进一步确认烧毁区域截面状况及周边三防漆下面异物成分，对烧毁区域及周边区域进行切片分析，结果显示：①烧毁区域局部位置发现Sn、Cu金属元素及少量Na、Cl、K元素；②烧毁区域周边区域，三防漆下面发现较高助焊剂残留现象，残留助焊剂含有较高Sn元素及少量Na、Cl、K元素；③局部位置助焊剂残留较多，也影响了该位置三防漆的涂敷效果，无较多助焊剂残留的区域，三防漆涂层良好，三防漆与绿油贴附完好。

综上所述，PCBA烧毁主要与三防漆涂层下面Sn含量较高的助焊剂残留有关。当助焊剂残留后，助焊剂属于极性物质，在三防漆涂覆之前的储存过程中极易吸潮，吸潮后的助焊剂然后被三防漆覆盖，这样助焊剂中较高含量的金属成分（助焊剂中活性成分与金属氧化物反应后产物）及杂质在潮湿及酸性环境（助焊剂呈酸性）共同作用下产生出活性离子，活性离子在电场作用下定向移动而产生漏电，最终导致PCBA烧毁。

四、结论与建议

导致PCBA烧毁的原因：涂覆三防漆之前，烧毁区域残留Sn含量较高的助焊剂，而助焊剂有吸潮现象，吸潮后的助焊剂被覆盖在三防漆下面，这样助焊剂中较高含量的金属成分（助焊剂中活性成分与金属氧化物反应后产物）及杂质在潮湿及酸性环境（助焊剂呈酸性）共同作用下产生出活性离子，活性离子在电场作用下定向移动而产生漏电，最终导致PCBA烧毁。

改善建议

1. 涂覆三防漆之前对PCBA进行局部清洗处理，去除助焊剂残留及杂质；

2. 如无法进行清洗处理，建议对来料锡膏及所用到的焊料进行SIR（表面绝缘电阻测试）及ECM（电化学迁移测试）评估；

3. 涂敷三防漆前，避免PCBA受到外来污染，同时避免储存受潮。

*** 以上内容均为原创，如需转载，请注明出处 ***