万博Ansys可靠性工程服务部可对控制板进行故障分析

介绍

一家控制板制造商正在经历泄漏电流升高和热敏电阻组件故障，并试图确定故障的根本原因。如果确定不能减轻热敏电阻的故障，客户也会考虑另一家热敏电阻供应商。万博与Ansys可靠性工程服务公司(RES)签订了合同，以确定故障模式、故障的根本原因以及未来减轻故障的任何潜在方法。

方法

基于对热敏电阻制造过程的初步审查和来自客户的一些初步失效分析数据，Ansys RES的专家建议进行测试和破坏性失效分析的混合。万博

因此，我们的专家进行了温度湿度偏差(THB)测试，试图重现疑似在现场发生的故障模式。我们希望确定电化学迁移(ECM)是否是热敏电阻失效的根本原因。每个测试片焊有20个热敏电阻:36个热敏电阻由当前制造商制造，4个热敏电阻来自潜在的二级制造商。THB测试显示，目前的热敏电阻在22小时后失效;相比之下，在相同的测试期间，相反品牌的热敏电阻没有问题。

通过在热板上使用环氧树脂专用溶剂的迭代过程来解封装导致故障的热敏电阻。我们的工程师在光学显微镜下观察样品时，立即注意到端子之间有未知物质的迹象。

在扫描电子显微镜(SEM)中，收集的图像显示了迁移的迹象-树枝状生长缩短了两个末端。

此外，能量色散x射线光谱(EDS)分析有助于确认在SEM图像中看到的树突生长的存在。高镍和高铜的区域与贫锡的终端区域相对应。SEM和EDS分析的结合突出了锡迁移的证据，这导致了热敏电阻两端之间的短路。

对多个批次的产品进行了THB测试，以确定这种故障模式是否孤立于一个特定的生产批次。在多个批次的热敏电阻中重新出现了硬短路和/或间歇性信号损失，这表明该缺陷并非孤立于特定批次。这有助于确认该故障与该热敏电阻的一般制造和构造有关。

浆纱切片

38小时后失效的一个单元被放入容器进行横切。其目的是核查下列人员的存在:

• 环氧树脂与构件体之间有分层现象
• 手工焊接过程产生的热冲击裂纹

横截面显示环氧密封剂中分散的空隙，包括靠近环氧树脂和热敏电阻体界面的空隙。沿着环氧树脂/热敏电阻界面的空隙使器件容易分层和受潮，从而在偏置下创造树突生长所需的环境。

结果

解封装和横截面都显示了锡在多种组分中电化学迁移的迹象，这些组分在温度湿度偏置测试中失败。此外，在环氧树脂/热敏电阻界面的横截面上显示了锡迁移引起的薄分层线的迹象，进一步表明存在水分进入和分层，从而允许枝晶生长。

THB测试中的多次失败都发生在非常早的时候(<48小时)，这表明热敏电阻中可能存在初始水分进入/滞留的可能性。

建议

万博Ansys RES的主要建议是切换到第二个热敏电阻供应商。作为替代方案，我们建议验证在105℃下烘烤当前热敏电阻24小时是否会改善THB性能(通过去除可疑的初始水分)。然而，一个后续项目表明，即使烘焙也不能消除故障。

目前供应商的制造工艺存在几个问题，主要与人工助焊剂、人工焊接和水洗工艺有关。正如在我们的许多故障分析案例中发生的那样，故障在于供应链中获得的部件和生产线上的不良制造实践。

我们经常建议我们的客户对供应商进行全面的评估，不仅要评估制造商的产品质量，还要了解他们的流程，因为它与行业最佳实践相比。万博网执行良好的供应商评估使组织能够通过可靠性设计来避免意外的现场故障。