电子开关短路失效分析

 日常工作中，你是否存在产品异常反复失效等情况？

  失效分析的目的就是借助各种分析技术和设备，分辨产品的失效模式和失效机理。zui终确认产品失效分析原因，防止失效的反复，提高产品的可靠性。今 天给大家分享的是“电子开关短路失效分析的实验案例”。

       一、电子开关短路失效分析背景介绍

       某产品电子开关两金属端间异物污染，导致原本绝缘的两金属端之间导通，相当于电子开关直接闭合导通，阻抗约为40欧。当异物被拨开后，金属端之间导通现象消失。

电子开关不良品-1

电子开关不良品-2

       二、电子开关短路失效分析实验方案

       三、电子开关短路失效分析实验结果
       3.1 红外光谱有机成份分析

图1：异物-1#   FTIR谱图

图2：异物-2#   FTIR谱图

图3：异物-3#   FTIR谱图

       红外光谱分析结果 盐雾对金属材料表面的腐蚀

       结论：黄色和白色污染物含有大量羧酸盐，丙三醇类物质，为松香（树脂酸+脂肪酸）主要成分，羧酸，羧酸盐属于树脂酸，丙三醇类物质属于脂肪酸 。而松香又是助焊剂主要成分，可判定黄色和白色污染物主要成分是残留助焊剂中的松香。

       3.2 EDS无机成分分析

       EDS能谱分析结果

       结论：黄色和白色污染物（2.3.4.5测试位置）均含有大量Br，Sn，Pb，C，O元素，根据以往经验和查阅相关资料，得出黄色污染物主要为SnBr2；白色污染物主要为PbCO3，PbBr2。

       四、电子开关短路失效分析讨论
       4.1 黄色和白色污染物的形成
       1、松香结晶
       中性物质的含量对松香的结晶趋势，软化点有一定影响，中性物质越多，结晶趋势越小。由于清洗不干净造成的白色残留其主要物质就是松香在溶剂中的挥发后形成的结晶粉末。
       另外，松香本身有一定的吸湿性，当PCB板在高湿条件下储存，吸收的水分达到一定程度时，松香会从无色透明的玻璃态向结晶态转变，在视觉上看就是形成白色粉末。
       2、无机金属盐的形成
       酸性条件下，卤离子可以和焊料中的金属氧化物反应生成相应的金属盐
        卤离子的来源：
       1.助焊剂或锡膏中的含卤活性剂
       2.PCB焊盘中的卤离子残留
       3.元器件表面镀层的卤离子残留
       4.PCB FR4材料中含卤材料在高温时释放出卤离子
       这些金属盐在有机溶剂中的溶解度一般较小，如果采用的清洗剂与助焊剂的残留相匹配，对残留的大多数成份都呈现适当的溶解性，较少的不可溶部分可被大多数可溶解部分运走，所有残留会被完全消除。然而，如果选择的清洗剂只适合一小部分残留物成份，运走效应并不足以消除所有残留物，从而产生黄色或白色污染物
       涉及化学反应：
       Cu2O+2Br-=CuBr2+Cu+O2-
       Ag2O+2Br-=2AgBr（黄色）+O2-
       CuBr2+Sn=SnBr2(黄色污染物)+Cu
       CuBr2+Pb=PbBr2(白色污染物)+Cu
       PbBr2  CO2 H2O   PbCO3(白色污染物)
       4.2 两金属端间短路的原因
       两金属端短路原因：
       1.焊后助焊剂残留太多，而助焊剂本身的绝缘阻抗不够。

       2.两金属端间助焊剂残留（黄色和白色污染物）以及无机金属盐的形成在板面上呈离子状态残留，当处于高湿环境中时，离子残留吸水造成导电。

       电子开关短路失效分析总结及建议
       总结：两金属端间的黄色污染物主要为SnBr2，白色污染物主要为PbCO3及松香结晶粉末。导致污染物生成的zui主要因素是清洗效果不佳和储存环境湿度偏高
       两金属端间短路主要是由于助焊剂残留太多，本身有一定导电能力，再加上无机金属盐在吸湿后呈离子状态，造成导电。
        建议：1.提高清洗效果：
      （1）清洗人员工作态度端正，责任心强
      （2）应在焊接之后尽快清洗，减少助焊剂残留
      （3）提高清洗剂工作温度
      （4）延长清洗时间
      （5）经常更换新的清洗剂，使用合适的清洗剂
        2.改善储存环境：
        PCB尽量储存在干燥环境中，避免高湿引起松香结晶。