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PCB阻抗降低失效分析
  2024-06-03      74

文章来源:腾昕检测

案例背景

 

  

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PCB发现有阻抗降低的情况,经排查,排线插座1、2pin之间绝缘阻抗异常明显,异常值为5KΩ左右。本篇文章对失效样品采取阻抗测试、PCB清洁等分析手段,最终确认失效原因。


分析过程


01

#1样品失效现象确认

在对1、2pin进行阻值测试前,已将对外的电路线隔断,形成了一个完全隔离、消除干扰的非导通区域,故理论上1、2PIN之间的电阻值应为∞。

1)排线插座1、2PIN之间电阻实测3.67KΩ。

  

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2)将排线插座取下(剪切)后,测试1、2pin孔位,电阻实测2.583KΩ。

  

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3)对紧贴PCB部分的塑胶面(取下后的插座)进行测试,实测电阻值11.31KΩ。

  

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4)将焊接端插座剪断后,测试另外一端的1、2PIN,实测电阻值为∞。

  

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测试结果

从上记确认现象可见,排线插座(底部)、PCB板面(孔之间)存在绝缘电阻降低的现象。将紧贴PCB的插座剪断后,电阻值回复正常。

02

#2样品PCB部分清洗后确认

PCB清洗方法:

1)1、2PIN连接线路割断,形成隔离。

2)取下电阻值异常样品的插座,测试1、2PIN之间的电阻值为6.77 KΩ

  

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3)使用无尘布沾异丙醇,对PCB插座位置进行两面清洗,将板面上的可见物清洗干净后吹干,再次测试1、2PIN之间的电阻值为∞。

  

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测试结果

失效位置清洗后,不良现象消失,说明该区域可能有导致降低阻抗的物质附着。 

03

SEM分析

1)对#1样品取下的插座胶壳进行SEM表征分析——紧贴PCB的一面(阻抗低)

  

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2)对#2样品取下的插座胶壳进行SEM表征分析——紧贴PCB的一面(阻抗低)

  

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测试结果

通过SEM分析发现,#1、#2样品胶壳表面均附着大量的助焊剂残留物,残留物形成铺展、连通的状态。

04

EDS成分分析

1)#1胶壳表面成分分析(点扫):发现#1插座胶壳以C、O元素为主,并在多个位置检出Sn元素,最高含量为7.53%,说明两个端子之间分布有微量的Sn元素。

  

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2)#1胶壳表面成分分析(面扫):下图红框内的两个位置,均有明显的Sn元素分布。

  

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3)#1PCB表面成分分析(点扫):

PCB表面油墨O、C的比例约为6:19,实际测试数值为1:2,多出的O元素应来自于附着物(助焊剂残留物)。

并在多个位置检出Sn元素和Cl元素,最高含量分别为2.16%、0.41%。

  

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4)#1PCB表面成分分析(面扫):下图红框位置均有明显的Sn元素分布。

  

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分析结果


结合上记分析信息,判断导致PCB阻抗降低的原因为排线插座DIP焊接时,残留的助焊剂过多。

助焊剂残留物在吸湿状态下,会释放活化剂,当端子之间存在电势差时,易发生漏电,严重则会导致短路,甚至出现腐蚀现象。残留物中的Sn,在电场、湿度及时间的作用下,一方面会降低表面阻抗,另一方面也可能会形成迁移性腐蚀。

推测Sn元素的来源可能有两种 ——

1、DIP波峰表面的氧化锡,因无法熔化(熔点为1630℃)与Sn结合,随着助焊剂一起析出至孔表面;

2、焊接时,波峰过高或PCB浸入过深,导致焊锡通过孔溅入表面。


改善建议


DIP焊接工艺

优化现行DIP焊接工艺,如助焊剂喷雾量、波峰高度以及波峰表面氧化物的及时清除等,一方面减少助焊剂残留,另一方面也减少Sn进入基板表面的量;

基板清洗方式

现行采用毛刷擦拭清除的方式隐患较大,建议改善基板清洗方式;

PCB防护

若PCB组件应用会涉及到湿度或温度较高的环境,建议考虑采用性能较好的三防漆进行防护。

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