电池保护板烧毁：过压还是腐蚀？——PCBA失效分析

发布时间： 2026-03-17 00:00

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某公司生产的电池保护板PCBA，在SMT贴片及PCB生产后测试全部通过，组装电芯后功能验证也一切正常。然而，产品交付客户使用1-2个月后，陆续出现P+、P-铜皮烧毁的失效现象。

产线测试（ICT、FCT、AOI、老化）全部正常，为何到了客户手中却频频烧毁？是过压击穿，还是工艺隐患？如何从一片烧毁的PCBA中找到根本原因？

本文将通过系统的失效分析流程，从外观检查到微观成分分析，逐步排查问题根源，并提出切实可行的改进方案。

1.外观检查：烧毁位置高度一致

NG样品PCBA底面P+、P-铜皮间均有明显烧毁痕迹，正面边缘虽有轻微刮伤，但无元件烧毁、连锡等异常；OK样品对应位置完好。

NG样品和OK样品 PCBA外观对比检查形貌

烧毁形貌呈现典型的过压或漏电打火特征，且NG样品烧毁点完全相同，说明问题集中在P+/P-区域，而非随机故障。

2.X-ray检查：内层完好，烧毁仅限表层

X-ray透视显示，烧毁仅发生在PCBA表层P+、P-铜皮之间，内层线路、元件内部均无异常。

NG样品X-ray对比检查形貌

排除了内层短路或元件内部击穿的可能，进一步确认失效为表层局部问题。

3.在板阻值检测：P+/P-两端阻值异常偏低

用万用表测量发现：NG样品（NG1、NG2）的C3（P+、P-）两端阻值分别仅为7.7Ω和33.6Ω，而OK样品为无穷大；同时，T2（U3_pin2-pin3）两端阻值也明显偏低。

NG样品（NG1、NG2）、OK样品在板元件阻值检测

初步怀疑U3及T2存在击穿，或P+/P-间漏电。但R3、U2等元件阻值正常，排除了过流烧毁的可能。

4.电路参数检测：后级P+/P-无输出

上电3.7VDC后，NG样品（NG1、NG2）的P+、P-输出电压几乎为0V，而OK样品正常输出3.6V；前级B+、B-电路波形正常。

NG样品（NG1、NG2）、OK样品电路参数检测

问题锁定在后级P+、P-电路部分，前级电路功能完好，故障点进一步缩小。

5.功能验证：P+/P-端存在短路漏电

在B+、B-接入3.7V，P+、P-接入5V模拟充电状态下，NG样品的P+、P-端电压被拉低，电流迅速达到限流值101mA（实际无限制时会更大），而OK样品充电正常。

NG样品、OK样品B+、B-端接3.7VDC，P+、P-端接入5VDC后功能验证检测

说明失效样品的P+、P-端存在明显短路或漏电，导致无法正常充电，且大电流会引起局部发热。

6.半导体特性曲线检测：元件完好，排除过压击穿

将T2、U3等元件解焊后进行I-V曲线测试，发现所有元件特性正常，无击穿、漏电现象。

NG样品、OK样品T2、U3元件半导体特性曲线检测

(备注:蓝色线为OK样品半导体特性曲线，红色线为NG样品半导体特性曲线)

过压导致元件损坏的可能性被排除，漏电来源直指PCBA本身——即P+、P-铜皮间。

7.模拟漏电检测：P+/P-间绝缘电阻仅个位数欧姆

将PCBA上所有元件拆除后，单独对P+、P-两端进行漏电测试：

万用表：NG样品（NG1、NG2）分别为8.2Ω和29.1Ω，OK样品为无穷大；
漏电流测试仪：NG样品（NG1、NG2）无法充电，OK样品绝缘电阻高达7.977GΩ；
供电测试：3.8V供电下，NG样品（NG1、NG2）漏电流超过50mA（无限流时会更大），OK样品为0mA。

NG样品（NG1、NG2）、OK样品模拟漏电检测结果

解释：P+、P-间确实存在严重漏电，且漏电点就在烧毁位置。

8.Thermal EMMI红外热点定位：热点就在烧毁处

3.8V/4mA注入P+、P-两端，红外热像仪清晰捕捉到NG样品烧毁位置出现红色热点，OK样品无热点。

NG样品、OK样品 Thermal EMMI红外热点定位分析

漏电位置与烧毁位置完全重合，进一步确认漏电是烧毁的直接原因。

9.微观分析+成分分析：氯元素现身，腐蚀是元凶

SEM观察烧毁点局部焦黑，未向四周扩散，符合漏电打火特征。

NG1样品烧毁部位微观分析形貌

EDS成分分析在烧毁点及周边检出Cl（氯）元素，而正常区域无氯。

NG样品成分分析结果

氯在潮湿环境下可生成盐酸（HCl），腐蚀铜皮形成导电通道，导致P+、P-间绝缘下降，最终在电池接入后发生漏电打火烧毁。

切片分析：内层无异常，排除异物刺穿

切片观察显示烧毁仅发生在表层P+、P-铜皮之间，内层铜厚均匀、无空洞、无异物刺穿。

NG样品烧毁位置切片分析形貌

确认烧毁原因为表层腐蚀漏电，而非内层制造缺陷。

根本原因：

NG样品PCBA上P+、P-铜皮间烧毁的根本原因是氯元素污染引起的电化学腐蚀，导致铜皮间绝缘下降，在电池接入后形成漏电通道，最终发生打火烧毁。

改进建议：

加强PCB清洗工艺：确保助焊剂残留、手指接触污染等引入的氯离子被彻底清除。
控制生产环境：避免含氯物质（如某些清洗剂、汗液、包装材料）接触PCB。
增加三防漆涂覆：在P+、P-等高压差区域加强绝缘保护。
优化PCB设计：适当增加P+、P-铜皮间距，降低漏电风险。
引入可靠性筛选：如高温高湿老化测试，提前暴露潜在腐蚀漏电隐患。

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