助焊劑與PCBA兼容問題竟會(huì)導(dǎo)致這么嚴(yán)重的后果？！

由外觀觀察可知，NG-0#板燒毀最嚴(yán)重，其中電阻R1出現(xiàn)燒焦開裂現(xiàn)象，PWM控制芯片U1出現(xiàn)燒毀開裂現(xiàn)象，二極管D1與電阻R1及MOSFET Q1的PCB板表面有燒焦痕跡，電容C2表面存在略微燒焦痕跡；NG-1#板燒毀現(xiàn)象與NG-0#現(xiàn)象一致，NG-2#和NG-3#板觀察到電阻R1出現(xiàn)開裂；同時(shí)NG-1#~3#板中的MOSFET Q1中的PCB板焊接面的引腳之間發(fā)現(xiàn)有類似電遷移的異物。

2.電學(xué)性能檢查與分析

NG-0#中PCBA樣品上外觀存在異常的電子元器件有：MOSFET Q1、二極管D1、電容C2、電阻R1以及PWM控制芯片U1（ITP-LD7535-DIP8）。

PWM控制芯片U1已經(jīng)裂開，對上述其余相關(guān)電子元器件進(jìn)行電性能測試，結(jié)果顯示：MOSFET Q1引腳間短路；二極管D1和電容C2的電學(xué)性能并未受到較大影響；電阻R1呈現(xiàn)開路狀態(tài)。

對MOSFET Q1、電阻R1以及PWM控制芯片U1進(jìn)行開封觀察。開封結(jié)果顯示：MOSFET Q1 G電極附近絕緣層已被嚴(yán)重?fù)p壞，屬于典型的過電擊穿現(xiàn)象，S電極附近也存在放電燒灼痕跡；碳膜電阻R1上的導(dǎo)電膜層大面積脫落，表面存在灼燒痕跡，且與外觀檢查中所觀察到的裂縫位置對應(yīng)；PWM控制芯片U1內(nèi)部已被燒毀，且燒毀現(xiàn)象在PIN4表現(xiàn)最為明顯。結(jié)合電性能測試和開封實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可初步判斷器件損壞是由過電流和過壓引起。

問題聚焦于如圖所示的反激式開關(guān)電源電路中，與外觀異常直接相關(guān)的電路設(shè)計(jì)主要包括：吸收回路和PWM控制電路。

吸收回路在電路中的主要作用是吸收MOSFET在高頻工作狀態(tài)下引起的尖峰反電壓和電流，如果尖峰電壓和電流不能被有效吸收，將會(huì)對電路的可靠性造成影響。對吸收回路排查顯示：吸收回路（含220K電阻、電容C2、二極管D1）電性能正常，尖峰電壓吸收功能未失效。這表明吸收回路未受到影響，且應(yīng)工作正常。

器件損壞出現(xiàn)在控制電路部分，上文已初步分析出器件損壞的直接原因是過流和過壓。光耦是初級(jí)電路（圖7綠線左側(cè)）與次級(jí)電路（圖7綠線右側(cè)）直接相連的唯一器件，對光耦進(jìn)行測試以確定過電流和過電壓是否來源于次級(jí)電路，結(jié)果表明光耦工作響應(yīng)正常（圖8），且次級(jí)電路產(chǎn)生過流和過壓的可能性很小，可以排除次級(jí)電路的影響。

綜上所述，電路分析范圍可縮小到如圖8所示的部分。這部分電路中工作在高壓狀態(tài)下的只有MOSFET Q1。電阻R1（0.36Ω/1W）在電路中起反饋和限流作用，該電阻由于過流損壞，基本可以確定其所在電路有大電流通過，結(jié)合開封檢查中PIN4的損傷最為明顯的現(xiàn)象，可以得出結(jié)論：過電流是由于MOSFET Q1被擊穿所致。

3.SEM+EDS分析

對失效PCBA板上MOSFET Q1焊接面PCB板上G和D引腳之間的異物成分進(jìn)行成分分析，結(jié)果如下：

NG-1#：通過EDS成分分析可知，異物區(qū)主要成分為C、O、Mg、Si、Cl、Br、Sn元素，通過放大觀察及成分確認(rèn)，異物主要成分應(yīng)為錫渣，且在MOSFET Q1中的PCB板焊接面的引腳之間的Sn含量均很高，而遠(yuǎn)離MOSFET Q1中的PCB板焊接面的引腳之間的位置Sn含量明顯下降，由于該P(yáng)CBA的MOSFET Q1的工作區(qū)域電壓高達(dá)600V，由此推測，造成MOSFET Q1擊穿的原因是引腳之間的錫渣殘留。

對A款和B款助焊劑的成分進(jìn)行成分分析發(fā)現(xiàn)：A款助焊劑在銅板上的殘留較多，B款助焊劑在銅板上的殘留很少，兩款助焊劑的主要成分都是C、O、Br。

4.離子濃度測試分析

對NG板和OKPCBA板按照IPC-TM-650. 2.3.25C 溶劑萃取的電阻率（ROSE）進(jìn)行NaCl當(dāng)量測量，結(jié)果顯示：失效板（NG-2#）表面離子濃度1.072μg NaCl/cm2，符合標(biāo)準(zhǔn)（≤1.56）；正常板（OK）離子濃度2.580μg，超標(biāo)但未燒毀。說明表面離子不是導(dǎo)致PCBA燒毀的主要原因。

5.助焊劑的表面絕緣電阻測試

對A款和B款助焊劑的表面絕緣電阻進(jìn)行測試，A款助焊劑的表面絕緣電阻大概在1011~1012歐姆之間，B款助焊劑的表面絕緣電阻大概在108~109歐姆之間，均滿足大于108的標(biāo)準(zhǔn)要求，由此說明助焊劑的離子殘留不是造成PCBA燒毀的原因。

導(dǎo)致該P(yáng)CBA燒毀的直接原因?yàn)镸OSFET Q1焊接面的引腳之間殘留錫渣，加之助焊劑殘留，導(dǎo)致PCB的絕緣耐壓性能下降。結(jié)合工藝改善反饋，更換助焊劑后不良率大幅下降，說明導(dǎo)致板燒毀的根本原因應(yīng)該為助焊劑與PCB板兼容性存在問題。

6.總結(jié)

 PCBA燒毀的直接原因?yàn)?，波峰焊后MOSFET引腳間存在大量的錫，加之助焊劑本身的離子殘留，導(dǎo)致PCB絕緣耐壓性能下降；根本原因在于助焊劑與PCB板間存在兼容性問題。