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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告別盲目測試！5步鎖定PCBA三防漆分層真相！
發布時間： 2025-12-09 00:00
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在電子設備制造中，PCBA（印制電路板組件）的三防處理（防腐蝕、防潮濕、防霉菌）是保障產品長期穩定運行的核心工序。但某電子制造企業卻遭遇了棘手難題：PCBA 完成三防處理后，三防漆與塑封器件界面頻繁出現嚴重分層，不僅影響防護效果，還可能引發設備故障。為找到根源，企業將相關樣品送往“工業醫院”，經過多輪系統分析，終于揭開了這起失效事件的真相...


通過系統性分析，我們構建了本次失效的完整機理鏈：

一圖讀懂全文（節省時間版）


01 外觀檢查 —— 鎖定問題靶點

首先對所有樣品進行宏觀檢查，快速定位失效規律。結果清晰顯示：失效現象僅特異性地發生在某一型號的芯片表面，而其他型號芯片則完全正常。這首先排除了三防漆材料本身存在普遍性質量問題的可能，將調查焦點指向了芯片個體差異。

外觀檢查結果

02 FTIR紅外分析 —— 排除化學成分異常

利用傅里葉變換紅外光譜儀，對失效界面的兩側材料進行“分子指紋”鑒定。譜圖比對結果顯示，失效處的三防漆與正常漆層成分一致，芯片塑封體材料也未見異常。這表明界面并未發生預期的化學反應或存在明顯外來污染物，初步排除了化學不相容的假設。

失效界面三防漆側 & 正常三防漆表面FTIR測試譜圖

失效界面芯片側 & 裸芯片表面FTIR測試譜圖


03 SEM/EDS表面分析 —— 發現反常線索

通過掃描電鏡觀察微觀形貌并進行元素分析。一個反直覺的現象出現了：更容易失效的芯片，其表面微觀粗糙度實際上顯著高于正常的芯片。理論上，更大的粗糙度應提供更強的機械咬合力，有利于涂層結合。這與觀察到的失效現象相矛盾。同時，EDS能譜顯示兩者主要元素組成無本質差異。至此，常規的表面物理與化學分析均未給出合理解釋。

裸芯片封塑封表面SEM形貌及EDS成分分析譜圖


04 剖面分析與粗糙度量化 —— 確認失效形態

對樣品截面進行剖析，直接證實了“界面分層”的失效模式。同時，3D激光共聚焦顯微鏡的精確測量數據，定量證實了前述粗糙度差異。所有數據都指向一個結論：失效并非由常見的表面缺陷或污染導致。調查陷入了瓶頸，常規手段似乎已經用盡。

失效樣品及正常樣品剖面形貌圖

裸芯片塑封表面粗糙度分析結果

05 TOF-SIMS微量分析 —— 揭示決定性證據

當常規方法失效時，我們動用了具備極高表面靈敏度的“終極工具”——飛行時間二次離子質譜。它的探測深度僅在表面幾個納米范圍內。正是這次檢測取得了突破：僅在失效芯片的表面，檢測到了特征性的硅油分子碎片信號，而正常芯片表面則沒有。這種硅油殘留是納米級的，解釋了為何之前的檢測手段均“視而不見”。

失效樣品塑封表面TOF-SIMS分析譜圖

Ateml芯片塑封表面TOF-SIMS分析譜圖

XILNX芯片塑封表面TOF-SIMS分析譜圖



核心病因

芯片塑封表面存在硅油類物質殘留，這類物質來自芯片封裝制程中使用的含硅油離膜劑（脫模劑），是導致三防漆分層的 “根本病因”。

治療方案

排查芯片的封裝制程，減少含硅油成分的離膜劑及其他輔助材料  的使用，從源頭避免硅油在芯片表面殘留，確保三防漆與芯片表面的有效結合。


今日工業健康小測試：

如果你的產品也出現了類似的涂層分層問題，你會首先檢查以下哪個環節？

1.涂層材料本身的質量和配比

2.涂覆工藝的參數設置

3.被涂表面的清潔和預處理

4.環境溫濕度控制條件


歡迎在評論區分享您的工業診斷經驗，一起探討制造過程中的“健康管理”之道！

如果你的企業也遇到 PCBA 防護、元器件界面結合等 “產品病癥”，歡迎聯系我們的 “工業醫院”，讓專業 “醫生” 為你排憂解難～ 關注我們，獲取更多電子制造失效分析案例和技術干貨！

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