印制板及其组件(PCB&PCBA)是电子产品的核心部件,PCB&PCBA的可靠性直接决定了电子产品的可靠性。为了保证和提高电子产品的质量和可靠性,对失效进行全面的理化分析,确认失效的内在机理,从而有针对性地提出改善措施。
电子元器件失效分析的目的是借助各种测试分析技术和分析程序确认电子元器件的失效现象,分辨其失效模式和失效机理,确认最终的失效原因,提出改进设计和制造工艺的建议,防止失效的重复出现,提高元器件可靠性。
集成电路复杂度与性能要求的持续攀升,叠加设计、制造、封装及应用环节的潜在风险,导致短路、开路、漏电、烧毁、参数漂移等关键失效模式频发。这不仅造成昂贵的器件报废与系统宕机,更常引发设计方、代工厂、封测厂与终端用户间的责任争议,带来重大经济损失与信誉风险。
高分子材料性能要求持续提升,而客户对高要求产品及工艺的理解差异,导致断裂、开裂、腐蚀、变色等典型失效频发,常引发供应商与用户间的责任纠纷及重大经济损失。
金属构件服役环境日益苛刻,对材料性能和结构可靠性提出更高要求。然而,设计缺陷、材料瑕疵、制造偏差或不当使用等因素,极易引发疲劳断裂、应力腐蚀开裂、氢脆、蠕变、磨损、过载变形等典型失效。
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模切后银层"消失"了,问题却不在 PET——一次 EMI 屏蔽膜的失效拆解

发布时间: 2026-09-04 00:00
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一款消费电子模切件,型号是 EMI SHIELDING TAPE(电磁屏蔽膜)——手机内部靠它做局部屏蔽、抗电磁干扰。

其中屏蔽材料(四层结构的镀银膜)在模切之后,镀银层出现脱落,外观上能看到一块块明显的异常区域;同时委托方发现这批镀银层膜的原料本身就已经出现了异常。

问题出在哪?是 PET 基材老化?是胶层失效?还是真的只是模切应力把银层蹭掉了?客户送来了异常样品3片、无明显异常的样品5片,要求查清银层脱落的真正原因。


光学分析——先确认问题不在PET离型膜

用超景深数码显微镜对异常位置进行光学观察:

  • PET面:明场模式下,异常位置有液体溢出后的痕迹,中心部位有白色片状物质;暗场模式下,对应位置有一处凹坑。

样品光学图片

样品光学图片

样品光学图片

  • 镀银面:暗场模式下,同样有液体溢出后的痕迹,中心有白色片状物质;明场模式下,可以清楚看到镀银层脱落。

样品光学图片

样品光学图片

样品光学图片

接着做了一个关键的对照:

  • 揭开样品的PET薄膜,观察薄膜本身——PET膜无明显异常,但从胶面看,异常位置依然存在。

样品光学图片

样品光学图片

样品光学图片

结论:异常不在PET离型膜上,问题定位在镀银层一侧。另外,"液体溢出后的痕迹"这个细节值得留意——它说明异常位置经历过某种液相物质的迁移。


SEM形貌分析——"液体痕迹"坐实

用扫描电子显微镜对异常样品的镀银面进行观察:

  • 二次电子(SE)模式:有明显的液体溢出后痕迹,中心区域有片状物质附着在表面;

样品镀银面SEM图片

样品镀银面SEM图片

  • 背散射(BSE)模式:异常位置呈现黑色圆形。背散射成像的规律是密度越大越亮、密度越小越暗——黑色圆形说明这一区域的平均原子序数很低,换句话说,这里的"重金属"(银)不见了;

样品镀银面SEM图片

样品镀银面SEM图片

  • 胶面观察:有两个片状物质,一个呈圆形,一个呈无规则形状。圆形是银面片状物质透过膜层映射过来的,无规则片状物则是脱落的、带有PET的镀银层。

样品胶面SEM图片

样品胶面SEM图片

结论:银层确实发生了脱落,而且脱落方式很特别——不是整片掀起,中心还残留着片状物,周围的银却"消失"了。银去哪了?需要元素分析来回答。


EDS元素分析——S、Cl现身

用X射线能谱仪对异常位置进行元素分析,这是整个分析的关键一步。

镀银面:

样品镀银面SEM图片

样品镀银面SEM图片

  • 中心片状物(区域1):Ag 91.3%、C 5.4%、O 1.2%、S 2.1%——主要是银,含少量硫;

样品银面能谱图

样品银面能谱图

  • 区域2:只有C(76.1%)和O(23.9%),银元素完全没有检出——这一片的银彻底消失了;

样品银面能谱图

样品银面能谱图

  • 区域3到区域5:Ag含量从17.6%逐渐降至16.2%,区域5为正常位置。

样品银面能谱图

样品银面能谱图

样品银面能谱图

样品银面能谱图

  • 对中心区域放大进一步分析:

样品镀银面SEM图片

样品镀银面SEM图片

  • 除了Ag之外,还检出了S、Cl、K等元素。

样品银面能谱图

样品银面能谱图

样品银面能谱图

胶面:

样品胶面SEM图片

样品胶面SEM图片

  • 圆形发亮物质:C 53.7%、O 10.3%、Ag 32.1%,并含微量Mg、Al、Si;

样品胶面能谱图

样品胶面能谱图

  • 无规则片状物:C 8.2%、Ag 89.2%——高银含量印证了它就是脱落下来的镀银层(连带PET)。

样品胶面能谱图

样品胶面能谱图

结论:异常位置的中心残留着尚未腐蚀完的银,并检出S、Cl;周围区域银元素消失,只剩C、O;边缘银含量呈梯度下降,说明部分银发生了溶解和外溢。而S和Cl,恰恰都是能引起银腐蚀的元素——银与硫、氯反应生成的腐蚀产物,会让致密的镀银层变得疏松,直至溶解脱落。


FTIR分析——脱落的不只是银

用傅里叶变换显微红外光谱仪对异常圆形区域进行成分分析:

  • 主要成分为丙烯酸胶,未检出明显的PET(基膜层)特征,其中1733.6cm⁻¹归属于丙烯酸酯中C=O的特征吸收峰。

样品FTIR谱图

样品FTIR谱图

结论:异常位置暴露出来的是丙烯酸胶层——原本应该在此处的"镀银层+PET基膜"已经连带发生了脱落和溶解。银层不是孤零零脱落的,而是带着基膜一起。


失效原因

  1. 异常位置与PET离型膜无关,问题出在镀银层;

  2. 异常位置有液体从中心溢出,镀银层脱落,残留片状物中检出S、Cl;

  3. 周围区域银元素消失,边缘银含量梯度下降,部分银溶解外溢;

  4. 镀银层连同PET基膜一起发生脱落和溶解。

改善建议

  1. 原材料环节:检查镀银层膜生产过程中是否引入含S、Cl的物质(如电镀液、清洗剂、保护膜、包装材料等);

  2. 存储环境:银对含硫气氛较为敏感,检查仓储与运输环节是否接触含硫材料或腐蚀性气氛;

  3. 来料检验:对屏蔽材料增加S、Cl元素筛查项目,避免异常原料流入模切产线;

  4. 存储条件:控温控湿存储,高湿环境会加速腐蚀及溶解迁移过程。

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