電子開關短路失效分析，你了解么？

時間：2022-09-22

作者：優(yōu)爾鴻信檢測技術(深圳)有限公司

日常工作中，你是否存在產品異常反復失效等情況？

失效分析的目的就是借助各種分析技術和設備，分辨產品的失效模式和失效機理。較終確認產品失效分析原因，防止失效的反復，提高產品的可靠性。今天給大家分享的是“電子開關短路失效分析的實驗案例”

一、背景介紹

某產品電子開關兩金屬端間異物污染，導致原本絕緣的兩金屬端之間導通，相當于電子開關直接閉合導通，阻抗約為40歐。當異物被撥開后，金屬端之間導通現象消失。

不良品-1

不良品2

二、案例方法

三、試驗結果

3.1 紅外光譜成份分析

圖1：異物-1# FTIR譜圖

圖2：異物-2# FTIR譜圖

圖3：異物-3# FTIR譜圖

紅外光譜分析結果鹽霧對金屬材料表面的腐蝕：

結論：黃色和白色污染物含有大量羧酸鹽，丙三醇類物質，為松香（樹脂酸+脂肪酸）主要成分，羧酸，羧酸鹽屬于樹脂酸，丙三醇類物質屬于脂肪酸。而松香又是助焊劑主要成分，可判定黃色和白色污染物主要成分是殘留助焊劑中的松香。

3.2 EDS無機成分分析

EDS能譜分析結果

結論：黃色和白色污染物（2.3.4.5測試位置）均含有大量Br，Sn，Pb，C，O元素，根據以往經驗和查閱相關資料，得出黃色污染物主要為SnBr2；白色污染物主要為PbCO3，PbBr2。

四、分析討論

4.1 黃色和白色污染物的形成

1、松香結晶

中性物質的含量對松香的結晶趨勢，軟化點有一定影響，中性物質越多，結晶趨勢越小。由于清洗不干凈造成的白色殘留其主要物質就是松香在溶劑中的揮發(fā)后形成的結晶粉末

另外，松香本身有一定的吸濕性，當PCB板在高濕條件下儲存，吸收的水分達到一定程度時，松香會從無色透明的玻璃態(tài)向結晶態(tài)轉變，在視覺上看就是形成白色粉末。

2、無機金屬鹽的形成

酸性條件下，鹵離子可以和焊料中的金屬氧化物反應生成相應的金屬鹽

鹵離子的來源：

1.助焊劑或錫膏中的含鹵活性劑

2.PCB焊盤中的鹵離子殘留

3.元器件表面鍍層的鹵離子殘留

4.PCB FR4材料中含鹵材料在高溫時釋放出鹵離子

這些金屬鹽在溶劑中的溶解度一般較小，如果采用的清洗劑與助焊劑的殘留相匹配，對殘留的大多數成份都呈現適當的溶解性，較少的不可溶部分可被大多數可溶解部分運走，所有殘留會被完全消除。然而，如果選擇的清洗劑只適合一小部分殘留物成份，運走效應并不足以消除所有殘留物，從而產生黃色或白色污染物

涉及化學反應：

Cu2O+2Br-=CuBr2+Cu+O2-

Ag2O+2Br-=2AgBr（黃色）+O2-

CuBr2+Sn=SnBr2(黃色污染物)+Cu

CuBr2+Pb=PbBr2(白色污染物)+Cu

PbBr2 CO2 H2O PbCO3(白色污染物)

4.2 兩金屬端間短路的原因

兩金屬端短路原因：

1.焊后助焊劑殘留太多，而助焊劑本身的絕緣阻抗不夠。

2.兩金屬端間助焊劑殘留（黃色和白色污染物）以及無機金屬鹽的形成在板面上呈離子狀態(tài)殘留，當處于高濕環(huán)境中時，離子殘留吸水造成導電。

總結及建議

總結：兩金屬端間的黃色污染物主要為SnBr2，白色污染物主要為PbCO3及松香結晶粉末。導致污染物生成的較主要因素是清洗效果不佳和儲存環(huán)境濕度偏高

兩金屬端間短路主要是由于助焊劑殘留太多，本身有一定導電能力，再加上無機金屬鹽在吸濕后呈離子狀態(tài)，造成導電。

建議：一，提高清洗效果：

1.清洗人員工作態(tài)度端正，責任心強

2.應在焊接之后盡快清洗，減少助焊劑殘留

3.提高清洗劑工作溫度

4.延長清洗時間

5.經常更換新的清洗劑，使用合適的清洗劑

二，改善儲存環(huán)境：

PCB盡量儲存在干燥環(huán)境中，避免高濕引起松香結晶。

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