







病例摘要
某型号驱动板 PCBA
上电后发生打火、短路,局部严重烧毁
经历满载试验后,在高温高湿(>78%RH, >35°C)环境中存储约15天,转运后于通电静置期间突发故障。
在电子制造领域,产品在仓储周转后突发上电失效是常见挑战,这类失效往往原因隐蔽,常规检测难以定位,仿佛存在“隐形杀手”。
为查明根本原因并预防复发,本文通过完整的失效分析,系统揭示了由潮湿环境诱发“电化学迁移”,并最终导致电路热烧毁的完整失效链。
初检:外观与透视
样品送达实验室后,技术人员首先进行了外观检查。体视显微镜下,PCBA表面出现多处烧毁发黑痕迹,主要集中在连接器附近和个别电阻周围。
失效板卡及连接器外观检查结果
焊点与线路间可见明显碳化区域,部分焊盘周边出现异常暗斑。连接器表面也有过热灼伤迹象。
接着进行 X-Ray透视分析,检查内部结构。
失效板卡烧毁区域透视照片
发现烧毁区域的铜箔线路存在断裂或缺失,相邻区域则保持完好。烧毁附近的电阻电极结构呈现异常形貌——这说明烧毁不是随机发生的,而是沿电流路径扩展的。
深入:表面与成分
电子扫描显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)进一步揭示微观真相。
在发黑的焊点之间,发现了大量含有铜、锡、碳、氧元素的物质堆积。这些物质呈现块状或枝晶状分布,是典型的电化学迁移(ECM)产物。
失效板烧毁区域表面微观形貌及EDS能谱图
值得注意的是,即使在未烧毁的连接器区域,也发现了类似的锡铜类结晶物——这意味着整个PCBA表面可能已普遍发生电化学腐蚀。
失效板卡连接器区域表面显微形貌及EDS能谱图
如此剧烈的迁移反应通常需要极高湿度甚至凝露条件作为“催化剂”。工程师推断:板子可能不仅“吸潮”,更可能表面形成了微水膜。
剖面:从表层到基体
为探明失效路径,实验室对烧毁区域进行了剖面切片分析。
在烧毁区,PCB基体出现高温熔融,甚至玻璃纤维(二氧化硅)也发生熔融,说明电流曾穿透表面绝缘层,在基体内部形成导电通道。
连接器焊点烧毁区域剖面形貌及EDS能谱图
而在发黑区,腐蚀主要停留在表层铜箔,PCB基体未熔——说明不同区域的失效阶段不同,有的已发展到内部烧穿,有的仍处于表面漏电阶段。
连接器焊点发黑区域剖面形貌及EDS能谱图
最小电气间隙测量显示:烧毁最严重的区域恰恰是线路间距最小处(约347μm),符合设计标准但环境耐受性不足。
失效机理还原
综合分析揭示了一个典型的“潮湿-腐蚀-漏电-发热-烧毁”链式反应:
存储期间,PCBA在高温高湿环境中严重吸湿,表面可能形成凝露。上电后,水分与电场共同诱发离子迁移(主要为铜、锡离子),在电极间形成导电路径。
漏电流引发局部发热,热量破坏环氧树脂表面绝缘层,漏电路径从板面转入PCB基体内部。玻纤层在持续高温下熔融,进一步降低绝缘性,形成 “漏电-发热-更漏电”的恶性循环,直至线路彻底烧毁。
湿度是导火索,上电是加速器,而设计上电气间隙的临界性是内在风险因子。
三条关键建议
若想避免类似失效,可从以下三方面着手:
第一,优化设计余量:在布局允许的情况下,尽量增加最小电气间隙,尤其是高压或高频信号线路。
第二,加强环境防护:对长期存储或高湿环境使用的PCBA,应采取防潮包装、添加防潮涂层或灌封处理。
第三,规范除湿工艺:潮湿板卡通电前必须彻底除湿(如低温烘干),严禁在未除湿或除湿中途上电测试。
潮湿环境下的电子产品失效并非偶然,而是电化学、材料学与电路设计的综合体现。一块PCBA的烧毁背后,是一整套环境管理与工艺规范的警示!
你在工作中是否遇到过因潮湿引发的电子故障?你们团队是如何进行PCBA的防潮存储与处理的?





