電池保護板燒毀：過壓還是腐蝕？——PCBA失效分析

發布時間： 2026-03-17 00:00

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某公司生產的電池保護板PCBA，在SMT貼片及PCB生產后測試全部通過，組裝電芯后功能驗證也一切正常。然而，產品交付客戶使用1-2個月后，陸續出現P+、P-銅皮燒毀的失效現象。

產線測試（ICT、FCT、AOI、老化）全部正常，為何到了客戶手中卻頻頻燒毀？是過壓擊穿，還是工藝隱患？如何從一片燒毀的PCBA中找到根本原因？

本文將通過系統的失效分析流程，從外觀檢查到微觀成分分析，逐步排查問題根源，并提出切實可行的改進方案。

1.外觀檢查：燒毀位置高度一致

NG樣品PCBA底面P+、P-銅皮間均有明顯燒毀痕跡，正面邊緣雖有輕微刮傷，但無元件燒毀、連錫等異常；OK樣品對應位置完好。

NG樣品和OK樣品 PCBA外觀對比檢查形貌

燒毀形貌呈現典型的過壓或漏電打火特征，且NG樣品燒毀點完全相同，說明問題集中在P+/P-區域，而非隨機故障。

2.X-ray檢查：內層完好，燒毀僅限表層

X-ray透視顯示，燒毀僅發生在PCBA表層P+、P-銅皮之間，內層線路、元件內部均無異常。

NG樣品X-ray對比檢查形貌

排除了內層短路或元件內部擊穿的可能，進一步確認失效為表層局部問題。

3.在板阻值檢測：P+/P-兩端阻值異常偏低

用萬用表測量發現：NG樣品（NG1、NG2）的C3（P+、P-）兩端阻值分別僅為7.7Ω和33.6Ω，而OK樣品為無窮大；同時，T2（U3_pin2-pin3）兩端阻值也明顯偏低。

NG樣品（NG1、NG2）、OK樣品在板元件阻值檢測

初步懷疑U3及T2存在擊穿，或P+/P-間漏電。但R3、U2等元件阻值正常，排除了過流燒毀的可能。

4.電路參數檢測：后級P+/P-無輸出

上電3.7VDC后，NG樣品（NG1、NG2）的P+、P-輸出電壓幾乎為0V，而OK樣品正常輸出3.6V；前級B+、B-電路波形正常。

NG樣品（NG1、NG2）、OK樣品電路參數檢測

問題鎖定在后級P+、P-電路部分，前級電路功能完好，故障點進一步縮小。

5.功能驗證：P+/P-端存在短路漏電

在B+、B-接入3.7V，P+、P-接入5V模擬充電狀態下，NG樣品的P+、P-端電壓被拉低，電流迅速達到限流值101mA（實際無限制時會更大），而OK樣品充電正常。

NG樣品、OK樣品B+、B-端接3.7VDC，P+、P-端接入5VDC后功能驗證檢測

說明失效樣品的P+、P-端存在明顯短路或漏電，導致無法正常充電，且大電流會引起局部發熱。

6.半導體特性曲線檢測：元件完好，排除過壓擊穿

將T2、U3等元件解焊后進行I-V曲線測試，發現所有元件特性正常，無擊穿、漏電現象。

NG樣品、OK樣品T2、U3元件半導體特性曲線檢測

(備注:藍色線為OK樣品半導體特性曲線，紅色線為NG樣品半導體特性曲線)

過壓導致元件損壞的可能性被排除，漏電來源直指PCBA本身——即P+、P-銅皮間。

7.模擬漏電檢測：P+/P-間絕緣電阻僅個位數歐姆

將PCBA上所有元件拆除后，單獨對P+、P-兩端進行漏電測試：

萬用表：NG樣品（NG1、NG2）分別為8.2Ω和29.1Ω，OK樣品為無窮大；
漏電流測試儀：NG樣品（NG1、NG2）無法充電，OK樣品絕緣電阻高達7.977GΩ；
供電測試：3.8V供電下，NG樣品（NG1、NG2）漏電流超過50mA（無限流時會更大），OK樣品為0mA。

NG樣品（NG1、NG2）、OK樣品模擬漏電檢測結果

解釋：P+、P-間確實存在嚴重漏電，且漏電點就在燒毀位置。

8.Thermal EMMI紅外熱點定位：熱點就在燒毀處

3.8V/4mA注入P+、P-兩端，紅外熱像儀清晰捕捉到NG樣品燒毀位置出現紅色熱點，OK樣品無熱點。

NG樣品、OK樣品 Thermal EMMI紅外熱點定位分析

漏電位置與燒毀位置完全重合，進一步確認漏電是燒毀的直接原因。

9.微觀分析+成分分析：氯元素現身，腐蝕是元兇

SEM觀察燒毀點局部焦黑，未向四周擴散，符合漏電打火特征。

NG1樣品燒毀部位微觀分析形貌

EDS成分分析在燒毀點及周邊檢出Cl（氯）元素，而正常區域無氯。

NG樣品成分分析結果

氯在潮濕環境下可生成鹽酸（HCl），腐蝕銅皮形成導電通道，導致P+、P-間絕緣下降，最終在電池接入后發生漏電打火燒毀。

切片分析：內層無異常，排除異物刺穿

切片觀察顯示燒毀僅發生在表層P+、P-銅皮之間，內層銅厚均勻、無空洞、無異物刺穿。

NG樣品燒毀位置切片分析形貌

確認燒毀原因為表層腐蝕漏電，而非內層制造缺陷。

根本原因：

NG樣品PCBA上P+、P-銅皮間燒毀的根本原因是氯元素污染引起的電化學腐蝕，導致銅皮間絕緣下降，在電池接入后形成漏電通道，最終發生打火燒毀。

改進建議：

加強PCB清洗工藝：確保助焊劑殘留、手指接觸污染等引入的氯離子被徹底清除。
控制生產環境：避免含氯物質（如某些清洗劑、汗液、包裝材料）接觸PCB。
增加三防漆涂覆：在P+、P-等高壓差區域加強絕緣保護。
優化PCB設計：適當增加P+、P-銅皮間距，降低漏電風險。
引入可靠性篩選：如高溫高濕老化測試，提前暴露潛在腐蝕漏電隱患。

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