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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如果忽略這點，PCBA失效是必然
發布時間： 2025-11-07 00:00
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在PCBA的可靠性設計中，優良的防護是確保產品在復雜環境下穩定運行的基石。然而，當某產品主板上的電阻表面異常地生成了一層綠色結晶，并伴隨明顯的局部過熱痕跡時，我們意識到——這不僅是單一器件的失效，更是一次防護體系被擊穿的典型信號。

為徹底追溯根源，我們對該樣品展開深度診斷，旨在揭示現象背后的真實成因與系統級隱患。

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1.外觀檢查

外觀檢查發現，電阻R160、R161端電極表面均發現綠色晶體物質現象。兩電阻表面及周圍都存在明顯發黑、熔融現象，說明電阻服役過程中必定存在嚴重發熱異常。

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圖1.產生綠色晶體物質的電阻表面外觀照片


2.表面分析

綠色晶體放大后呈現碎片狀結晶形貌；成分測試結果顯示，綠色晶體含有C、N、O、Ni及少量Cl元素。電阻周邊發現熔融形貌，說明電阻服役過程中存在嚴重發熱異常。

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圖2.綠色晶體位置形貌觀察及成分分析結果


3.XPS分析

通過XPS全譜圖分析，可檢測出C/N/O/Ni//Cl/Pt元素，其中Pt元素為EDS分析時樣品前處理（需要濺射Pt，增加樣品導電性）所致。

如圖6所示，通過XPS精細譜圖分析，樣品檢測到金屬Ni、Ni/O化合物以及少量的氯化物、有機含氮化合物。（備注：在用Ar離子對綠色晶體表面殘留Pt層濺射過程中，會對金屬氧化物中的O擇優濺射，導致部分金屬氧化物被還原，故可以檢測到金屬Ni。）

以上分析結果顯示，綠色晶體物質主要為氧化鎳物質（氧化鎳為綠黑色立方晶體）。


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圖3.XPS測試全譜圖

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圖4.XPS測試精細譜圖


4.剖面分析

切片后，綠色晶體位置電阻鎳電極層明顯缺失異常，另一端鎳電極層發現大塊狀的氧化鎳及高溫熔融形貌，說明大塊狀氧化鎳主要由鎳與氧在高溫下生成。大塊狀氧化鎳周圍發現碎片狀氧化鎳（與綠色晶體表面形貌一致）及局部典型腐蝕形貌，腐蝕位置發現少量腐蝕元素Cl，說明氧化鎳周圍同時存在輕微的化學腐蝕。

如圖所示，焊點表面存在疑似助焊劑殘留，該位置未發現腐蝕元素Cl。

另外，需要指出的是，電阻器件表面并未發現連續的三防漆膜，說明該工藝并未起到應有的作用。

綜上結果可知，電阻表面綠色晶體主要為電阻層氧化鎳。

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圖5.R161電阻截面SEM形貌觀察照片


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圖6.R161電阻截面EDS成分分析結果




5.原物料分析

電阻原物料切片后發現兩端電極鍍層完好，未見異常現象。

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圖7.電阻原物料切片后SEM觀察照片


總結與建議


總結：

電阻表面綠色晶體物質生成過程為：電阻表面三防漆成膜不良，服役過程中在熱、潮氣、氧氣共同作用下，鎳電極層生成塊狀氧化鎳綠黑色晶體。


建議：

1.加強PCBA整體防護，例三防漆涂覆，需要關注三防漆涂覆質量及三防漆防護性能，避免器件受外界水汽等因素影響。

2.優化產品熱管理，降低服役溫度。


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