案例背景

1.不良品表面在LED分布中心點(diǎn)位置8*24處被燒糊碳化。

2.不良品表面被燒糊位置對應(yīng)背面外殼有被熔化、裂紋。

正面圖示

正面放大圖

燒毀位置圖

背面圖示

分析過程

X-Ray檢測

NG-1不良發(fā)生位置背面有橫向及縱向電源線，頭部位置為焊接點(diǎn)。

NG-2不良發(fā)生位置背面有橫向及縱向電源線，頭部位置為焊接點(diǎn)。焊接點(diǎn)脫落發(fā)生偏移。

說明：不良品燒毀位置位于兩根電源線交叉處。被燒壞位置PCBA焊盤移位且變形。NG-2被燒毀位置電源線與焊接頭分離。

回路阻抗及通電檢測

選取NG-1 NG-2及OK顯示屏進(jìn)行測試比較：

NG-1

NG-2

OK-1

說明：不良品VCC-GND電源回路存在短路現(xiàn)象，電源啟動保護(hù)動作，顯示器不顯示。

解體檢測

NG-1解開后蓋后PCBA背面狀態(tài)：

取下GND跨接線后確認(rèn)右邊焊點(diǎn)狀態(tài)（非端子部焊接一端）

說明：GND跨接線右端（印字上邊框線邊緣位置處）焊接點(diǎn)未發(fā)現(xiàn)規(guī)整的焊盤結(jié)構(gòu)，且焊接點(diǎn)為60度斜向。

OK-2 樣品解開后蓋后PCBA背面狀態(tài)：

GND跨接線右端焊點(diǎn)虛焊，焊點(diǎn)可輕推松開。此處無規(guī)整的焊盤結(jié)構(gòu)，焊接處呈60度角，有刮擦的痕跡。

說明：從此產(chǎn)品的設(shè)計(jì)來看，推測PCBA背面的電源焊接線（三根,長2根，短1根）并非產(chǎn)品設(shè)計(jì)時所有，應(yīng)為后期防止回路電流過大進(jìn)行的追加變更。

NG-1 VS NG-2發(fā)生位置綜合比較分析

NG-1不良位置分布圖：

中心點(diǎn)位置8*24，位于電源接頭焊接附近。

NG-2不良位置分布圖：

中心點(diǎn)位置5*21,與電源接頭焊接處重合。

說明：不良品發(fā)生不良的位置與電源接頭焊接處靠近。

NG-1 VCC電源焊點(diǎn)處切片分析

VCC(5V)焊點(diǎn)擴(kuò)大圖

銅箔厚度測定

說明：

1.焊點(diǎn)與其正下方的GND通孔之間的阻焊層被破壞，內(nèi)部有燒蝕的痕跡。

2.VCC端子銅箔下方和焊點(diǎn)正下方的GND通孔內(nèi)有焊錫殘留。

3.銅箔厚度測定結(jié)果參照上圖。

OK顯示屏 VCC電源焊點(diǎn)處切片分析

說明：

OK顯示屏VCC電源端子焊點(diǎn)內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)燒蝕痕跡。

焊點(diǎn)與其正下方的GND通孔之間的阻焊層狀態(tài)完好，VCC 5.0V焊點(diǎn)與正下方GND通孔的絕緣電氣間隙為39.61μm（通過阻焊層進(jìn)行絕緣）。（注：PCB行業(yè)內(nèi)低壓直流電源之間的最小設(shè)計(jì)絕緣電氣間隙一般大于100μm）

VCC電源連接線回路電流測定

說明：此產(chǎn)品通過VCC電源線回路的電流為0.538A左右，工作電流較大。

NG-1 VCC焊點(diǎn)SEM觀察

說明：

此位置VCC電源與GND通孔之間的絕緣電氣間隙只有39.61μm，明顯小于行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合燒蝕斷面形貌觀察，判斷VCC與GND之間因絕緣電氣設(shè)計(jì)間隙過小，導(dǎo)致出現(xiàn)電火花燒蝕。

OK-2 VCC焊點(diǎn)SEM觀察

說明：OK顯示屏VCC焊點(diǎn)SEM觀察結(jié)果與其切片后的金相觀察結(jié)果一致。

NG-2 VCC焊點(diǎn)位置EDS測試

說明：

根據(jù)以上各譜圖位置的EDS測試結(jié)果及特征元素分析：

1.譜圖1及譜圖4處的殘留物與VCC焊點(diǎn)的特征元素一致。結(jié)合形貌觀察，判斷此殘留物為VCC焊點(diǎn)的錫因打火高溫熔化后，破壞阻焊層溢出所致。

2.譜圖8處EDS測試結(jié)果的特征元素與阻焊層一致。從形貌觀察來看，阻焊層形態(tài)被破壞。

分析結(jié)果

原因分析：

1.不良品回路測試VCC與GND之間短路，通電測試LED顯示器不顯示。

2.不良品不良現(xiàn)象發(fā)生位置中心點(diǎn)NG-2與PCBA背面VCC焊點(diǎn)端重合。NG-1發(fā)生位置中心點(diǎn)距離PCBA背面VCC焊點(diǎn)端3個LED燈珠的距離，其不良的邊緣到達(dá)VCC焊點(diǎn)處。

3.PCBA背面的三根電源線推測為客戶為實(shí)施某種改善后追加的導(dǎo)線。

4.VCC焊點(diǎn)與其正下方的GND通孔之間存在電火花將焊錫熔化溢出到VCC焊盤下方及GND通孔內(nèi)。

5.VCC與GND之間產(chǎn)生的電火花產(chǎn)生的高溫通過PCB樹脂層傳到到PCBA的表面和背面，在有氧環(huán)境和室外風(fēng)力的催化作用下引起局部起火燒焦、碳化。當(dāng)故障達(dá)到一定程度，回路電阻下降，電源保護(hù)作用啟動，顯示器停止工作。

6. VCC與GND之間產(chǎn)生的電火花的原因?yàn)椋?/p>

正常品測試此位置VCC與GND通孔之間電氣絕緣間隙過小，為39.61μm，遠(yuǎn)小于PCB行業(yè)針對低壓線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(大于100μm)（主要原因）；

阻焊層的絕緣性能下降（手工焊接時阻焊層被某種程度損壞或室外惡劣環(huán)境濕氣進(jìn)入等）；

分析結(jié)論：

VCC焊接端與其正下方的GND通孔之間產(chǎn)生電火花導(dǎo)致LED產(chǎn)生燒蝕故障。

改善方案

VCC（電源正極）焊接端子時選擇避開其下方的GND導(dǎo)通孔。

新陽檢測中心有話說：

本篇文章介紹了室外LED顯示器燒板失效的案例。如需轉(zhuǎn)載本篇文章，后臺私信獲取授權(quán)即可。若未經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載，我們將依法維護(hù)法定權(quán)利。原創(chuàng)不易，感謝支持！

新陽檢測中心將繼續(xù)分享關(guān)于PCB/PCBA、汽車電子及相關(guān)電子元器件失效分析、可靠性評價、真?zhèn)舞b別等方面的專業(yè)知識，點(diǎn)擊關(guān)注獲取更多知識分享與資訊信息。

審核編輯 黃昊宇