印制板及其組件(PCB&PCBA)是電子產品的核心部件，PCB&PCBA的可靠性直接決定了電子產品的可靠性。為了保證和提高電子產品的質量和可靠性，對失效進行全面的理化分析，確認失效的內在機理，從而有針對性地提出改善措施。
電子元器件失效分析的目的是借助各種測試分析技術和分析程序確認電子元器件的失效現象，分辨其失效模式和失效機理，確認最終的失效原因，提出改進設計和制造工藝的建議，防止失效的重復出現，提高元器件可靠性。
集成電路復雜度與性能要求的持續攀升，疊加設計、制造、封裝及應用環節的潛在風險，導致短路、開路、漏電、燒毀、參數漂移等關鍵失效模式頻發。這不僅造成昂貴的器件報廢與系統宕機，更常引發設計方、代工廠、封測廠與終端用戶間的責任爭議，帶來重大經濟損失與信譽風險。
高分子材料性能要求持續提升，而客戶對高要求產品及工藝的理解差異，導致斷裂、開裂、腐蝕、變色等典型失效頻發，常引發供應商與用戶間的責任糾紛及重大經濟損失。
金屬構件服役環境日益苛刻，對材料性能和結構可靠性提出更高要求。然而，設計缺陷、材料瑕疵、制造偏差或不當使用等因素，極易引發疲勞斷裂、應力腐蝕開裂、氫脆、蠕變、磨損、過載變形等典型失效。
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PCBA清洗后失效！同一個位置，同樣的腐蝕，為何偏偏是它？

發布時間： 2026-03-03 00:00
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在電子制造的PCBA加工環節中，清洗、涂覆是提升產品可靠性的關鍵工序，但有時卻會成為失效的 “導火索”。

某PCBA產線反饋，產品經清洗+涂覆后，多個板子在固定位置的測試孔環周圍出現綠色異物，失效率高達60%。失效位置驚人一致：通孔1、通孔2及背面Pad3。

委托方提供了多個批次的樣品，包括：

  • 同批次PCB光板

  • 組裝后未清洗樣品

  • 清洗后失效樣品

  • 涂覆后失效樣品

同時還送來了清洗劑、錫膏、助焊劑、涂覆液等輔料，希望能從源頭找出問題。


外觀檢查：綠毛只在特定環節出現

首先進行外觀對比檢查：

  • 涂覆后樣品：失效位置孔環周圍有明顯的綠色異物，鍍層破損、疑似腐蝕。

涂覆后失效樣品外觀圖片

  • 清洗后樣品：同樣位置出現綠色異物，但多分布在孔環邊緣。

清洗后失效樣品外觀圖片

  • 組裝后未清洗樣品：相同位置無綠色異物，但可見白色殘留物，疑似助焊劑殘留。

組裝后未清洗樣品外觀圖片

結論初步指向：綠色異物的出現與清洗、涂覆工序相關，且失效位置高度一致。


FTIR分析：綠色異物里有什么？

為進一步確認異物成分，對樣品進行傅里葉變換紅外光譜分析，結果如下：

FTIR測試結果

分析發現，綠色異物中的丙烯酸樹脂與三防漆成分一致，但無法直接證明與清洗劑有關。這說明，綠毛本身“包裹”了三防漆，但它的“根”可能在其他地方。


SEM+EDS成分分析：腐蝕產物浮出水面

使用掃描電鏡+能譜分析綠色異物的元素組成：

  • 涂覆后失效樣品：異物含C、O、Ni、Cu，少量P、Au → 鍍層腐蝕產物。

涂覆后失效位置孔環表面EDS結果

  • 清洗后失效樣品：同樣含C、O、Ni，少量Cu、P、Au → 同為鍍層腐蝕產物。

清洗后失效位置孔環表面EDS結果

結論：綠色異物本質是鍍層腐蝕的產物，Ni層已破損，Cu層被腐蝕。


切片分析：Ni層裂紋是“元兇”

對失效位置進行切片觀察：

  • 涂覆后失效樣品：Ni層多處破損，拐角處Cu層被腐蝕。

涂覆后失效位置切片截面圖

  • 清洗后失效樣品：同樣發現Ni層破損、裂紋。

清洗后失效位置切片截面圖

  • 未清洗樣品：Ni層完好，未見腐蝕。

未清洗樣品切片截面圖

  • PCB光板：個別孔拐角處已存在Ni層裂紋。

光板通孔切片截面圖

這意味著：Ni層裂紋在PCB來料階段就已存在，但在未清洗時被助焊劑覆蓋，未表現出腐蝕；清洗后，殘留的清洗劑進入裂紋，啟動腐蝕。


腐蝕驗證：清洗劑“嫌疑最大”

為驗證哪種輔料對銅具有腐蝕性，進行銅鏡腐蝕試驗（IPC-TM-650 2.3.32）：

  • 20分鐘：清洗劑區域銅膜明顯被腐蝕穿透，其他區域無明顯變化。

20分鐘腐蝕效果

  • 24小時后：清洗劑區域銅膜完全腐蝕，助焊劑、錫膏、涂覆液區域無明顯變化。

24小時腐蝕效果（異丙醇清洗）

結論：清洗劑對銅具有強腐蝕性，是導致鍍層下Cu層腐蝕的直接誘因。


PCB熱應力驗證：PCB本身耐熱OK

為排除PCB基材問題，進行288℃浮錫3次熱應力測試：

  • 外觀無鼓包、變色；

浮錫3次后外觀檢查結果

  • 內層無分層、起泡；

浮錫3次內層結構檢查結果

說明：PCB具備耐受3次高溫沖擊能力，基材合格，不是失效主因。


固定位置腐蝕的“密碼”

為何偏偏是這幾個孔？

進一步觀察發現：

  • 失效孔位靠近插件電容和貼片連接器；

  • 波峰焊過程中，這些位置容易殘留助焊劑；

  • 清洗時，板子放置方向導致清洗劑在這些位置匯聚、殘留；

  • EDS結果顯示綠色異物中Sn含量高，佐證了波峰焊殘留的存在。

清洗劑 + 助焊劑殘留 + Ni層裂紋 + 潮濕環境 = 固定位置的腐蝕反應。


根本原因：

PCB焊盤Ni層存在制造工藝缺陷（裂紋），波峰焊后該位置殘留助焊劑，清洗過程中清洗劑殘留并匯聚于此。清洗劑中的活性成分在潮濕環境下透過Ni層裂紋腐蝕Cu層，生成綠色腐蝕產物。

改進建議：

  1. PCB來料控制：加強對ENIG工藝Ni層質量的抽檢，重點關注孔環拐角Ni層完整性；

  2. 清洗工藝優化：評估清洗劑對鍍層的腐蝕性，必要時更換更溫和的清洗劑；

  3. 清洗后干燥：加強清洗后的干燥工藝，避免清洗劑殘留；

  4. 設計優化：對易殘留位置（如插件孔附近）增加排液設計或調整清洗方向；

  5. 過程監控：增加清洗后、涂覆前的顯微鏡抽查，及時發現異常。


聲明：本案例已做脫敏處理，所有數據均來自實驗室真實分析，未經許可不得轉載。


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你在生產中有沒有遇到過“清洗反而引出問題”的案例？清洗劑選型時，你們會做哪些兼容性驗證？

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