电池耗电异常，元凶竟藏在PCB的两个通孔之间？

发布时间： 2026-07-30 00:00

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一批PCB板装上电池后，耗电速度远超正常产品，电池用不了多久就撑不住了。

"漏电"——这几乎是所有工程师听到"电池不耐用"时的第一反应，但知道是漏电容易，找到漏电路径才是真正的考验。

委托方送来了不同等级的失效品：严重漏电的2片、间歇性不稳定漏电的4片，以及正常的PCBA和裸板各若干。

我们的任务很简单也很棘手——到底哪里漏了，为什么漏？

PCB漏电失效分析路径一览图

PS：先看这个分析路径一览表，分析思路一目了然！

第一步：阻抗测量

对6片NG失效品进行VDD-GND间直流阻抗测量（委托方已预先将VDD走线割断，隔离后端电路干扰，确保测量仅反映怀疑路径的真实状态）。

严重失效品NGS01：VDD对GND阻抗为2.08 MΩ，明显偏低。

NGS01严重失效品阻抗测试照片及结果

其余5片NG失效品（含NGS02及NGU01~NGU04）：阻抗均超出万用表量程，显示为无穷大。

结论：
万用表输出测试电压仅约1~2 V，电压较低，未能充分激活高阻态漏电通道，需采用更高激励电压的检测手段进一步排查，以暴露潜在漏电缺陷。

第二步：Thermal EMMI热定位

采用Thermal EMMI（热发射显微镜）技术，对4片失效样品（NGS01、NGS02、NGU01、NGU02）的怀疑漏电路径施加直流偏压，利用高灵敏度热成像捕捉焦耳热异常点，并同步记录漏电流与等效阻抗。

4片样品均检出异常热点，位置高度一致，全部集中于VDD与GND两个相邻通孔之间，与怀疑漏电位置完全吻合。

NGS01严重失效品Thermal EMMI热定位形貌

NGS02严重失效品Thermal EMMI热定位形貌

NGU01不稳定失效品Thermal EMMI热定位形貌

NGU02不稳定失效品Thermal EMMI热定位形貌

漏电流随施加电压升高而增大，等效阻抗呈非线性下降，表现出明显的电压依赖性：

样品	施加电压	漏电流	等效阻抗
NGS01（严重）	8 V	64.970 μA	≈ 0.123 MΩ
NGS02（严重）	16 V	13.831 μA	≈ 1.16 MΩ
NGU01（不稳定）	25 V	5.128 μA	≈ 4.88 MΩ
NGU02（不稳定）	32 V	2.293 μA	≈ 13.96 MΩ

NGU01、NGU02在测试过程中漏电流不稳定，时有时无，与委托方描述的"不稳定失效"现象完全吻合。

结论：
漏电通道确实存在，且物理位置已精确锁定于VDD与GND两通孔之间的板材内部，漏电程度与施加电压强相关，低电压下呈高阻态，这直接解释了万用表"测不出"的根本原因，不稳定失效样品的电流波动表明该导电通道尚处于早期或断续导通阶段。

第三步：外观检查

在体视显微镜下，对6片NG失效品漏电怀疑区域的通孔正面及背面进行外观检查。

所有失效品通孔表面及背面均未发现划痕、脏污、腐蚀、变色等异常痕迹，表面形貌与正常区域无异。

NGS01严重失效品通孔正面外观

NGU01不稳定失效品通孔正面背面外观

结论：
漏电路径并非源于PCB表面污染或机械损伤，失效点位于板件内部，需通过透视或截面分析手段继续深入排查。

第四步：X-ray检查

利用X-ray透视成像技术，对NG失效品漏电怀疑区域进行无损检测，重点观察VDD与GND两通孔间是否存在金属搭接、孔壁残留或结构变形。

两通孔之间未见明显结构异常，无可见的金属桥连或孔壁破损。

NGS01严重失效品X-ray照片

NGU01不稳定失效品X-ray照片

结论：X-ray分辨率不足以识别亚微米级别的内部导电细丝，表面与透视检查均未发现异常，提示缺陷尺度已超出常规无损检测的极限，必须通过切片制样进行微观截面分析。

第五步：切片SEM和EDS分析

对两片严重失效品（NGS01、NGS02）的漏电通孔位置分别进行横向与纵向切片，采用SEM观察截面微观形貌，并以EDS对微区进行成分定量分析。

SEM观察：两通孔之间的玻璃纤维/树脂界面处存在明显的树枝状/丝状导电通道，为典型CAF（Conductive Anodic Filament，导电阳极丝）形貌。

NGS01严重失效品漏电通孔间切片后SEM图片

EDS成分分析：导电通道内检出大量铜元素（Cu），证实迁移物质为铜。关键位置Cu含量显著偏高（如NGS01位置-1达30.8 wt.%，NGS02位置-1达70.7 wt.%），而远离通道的基材区域未检出Cu。

NGS01严重失效品漏电通孔间切片后EDS能谱图

结论：
铜离子沿玻璃纤维与环氧树脂界面迁移沉积，形成跨孔导电通道，导致VDD与GND之间阻抗下降、漏电流增大，最终表现为电池不耐用。

CAF导电阳极丝形成机理图

PS：至此，CAF失效机理如图所示。

失效原因

PCB内部两个通孔之间的玻璃纤维/树脂界面发生了CAF现象，铜离子沿界面迁移并沉积，在VDD与GND之间形成了导电通道，导致漏电。

改善建议

PCB来料增加CAF测试评估：依据IPC-TM-650 2.6.25等标准，对PCB板材进行CAF耐受性测试（温度85℃/湿度85%RH/偏压），避免存在CAF风险的物料流入生产。
审核板材与制程：CAF的发生与板材的玻纤处理工艺、树脂配方、钻孔质量、孔壁粗糙度等密切相关。建议联合PCB供应商评审材料体系和制程参数。
电气设计中考虑孔间距：在布线设计中，确保VDD与GND通孔之间有足够的安全间距，降低CAF发生的电场驱动力。