PCB 湿热老化失效原因是什么？失效分析与可靠性提升方案

一、引言

二、湿热老化失效的三大原因

2.1 失效判断标准

2.2 失效原因拆解

1. 湿气侵入：PCB 基板、阻焊层存在微小孔隙，湿热环境下湿气通过孔隙侵入内部，导致基板吸潮（吸水率＞0.2%），降低绝缘性能。
2. 金属腐蚀：侵入的湿气与 PCB 表面残留的离子污染物（助焊剂、手指汗渍）形成电解液，引发铜箔、焊盘腐蚀（氧化、点蚀）。
3. 层间剥离：湿气侵入层间后，在温度变化时产生蒸汽压力，破坏基板与铜箔的结合力；同时湿气导致基板树脂水解，降低粘结强度，引发层间剥离。

三、实操方案：湿热老化失效分析与可靠性提升

3.1 失效分析流程

1. 湿热老化测试：将 PCB 置于 MU 可程式恒温恒湿试验机（温度 85℃、湿度 85% RH），持续 1000 小时，模拟湿热环境老化。
2. 性能检测：测试老化后的绝缘电阻、层间剥离强度、金属腐蚀情况，对比 IPC 标准判定是否失效。
3. 根源定位：检测 PCB 吸水率（＞0.2% 为异常）、表面离子浓度（＞1.5μg/cm² 为异常），结合材料类型、工艺参数锁定原因。

3.2 可靠性提升方案

1. 材料优化：增强抗湿热能力：
   • 基板选型：选用高 TG、低吸水率基板（生益 S1130，TG=170℃，吸水率≤0.15%；罗杰斯 RO4350B，吸水率≤0.04%），减少湿气侵入；
   • 阻焊与表面处理：采用太阳无卤阻焊油墨（孔隙率＜0.1%），表面处理优先选沉金（金层厚度≥1μm）或沉银，形成防潮、防腐蚀保护层；
   • 捷配免费打样支持上述高抗湿热材料，助力设计验证。
2. 工艺管控：减少缺陷与污染：
   • 层压工艺：文斌科技自动压合机，确保层间粘结紧密，减少孔隙；层压后进行 100% AOI 检测，识别层间气泡、空洞；
   • 清洁工艺：焊接后彻底清洗，去除助焊剂残留（离子浓度≤1.5μg/cm²），避免电解液形成；
   • 捷配通过 AI-MOMS 系统实时监控生产工艺，确保层压、清洁等关键环节质量稳定。
3. 防护升级：
   • 涂层防护：喷涂三防漆（捷配提供丙烯酸、聚氨酯类三防漆），覆盖 PCB 表面，隔绝湿气与污染物；
   • 密封处理：户外使用的 PCB 可采用密封封装，进一步提升防潮效果。