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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用了不到两年的显示器胶条,为什么自己「脱了」?

发布时间: 2026-09-11 00:00
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某显示器在客户端使用一段时间后,屏幕与壳体发生分离。拆开屏幕后发现,胶条共有上、下、左、右四根,下方那根依然完好,而上方、左侧、右侧三根都已开裂。

这是典型的「局部定向失效」——不是均匀老化,而是特定位置先出问题。要么是胶条的粘接工艺有偏差,要么是材料本身在某种环境应力下发生了内部劣化。

到底是哪一种,先看下面的分析。


第 1 步:外观检查

把屏幕与壳体重新贴合,发现胶条粘结良好,肉眼看不出缝隙。但只要一打开屏幕,就能发现:

  • 上方、左侧、右侧的胶条颜色偏暗,与下方那根完好的胶条色调明显不一致。

样品(屏幕)图片

样品(屏幕)图片

样品(屏幕)图片

颜色差异不是「脏」,它往往是材料发生了某种化学变化的直观信号。


第 2 步:SEM 形貌分析

把上胶条(客户取样件 + 屏幕拆解件)、左胶条、下胶条分别放进扫描电子显微镜观察。结果差异非常清楚:

  • 上方胶条:表面已经呈现「胶体」状态,原本应该是多孔的泡沫结构塌陷、粘连,客户取样件尤其严重。

不同位置胶条SEM图片

不同位置胶条SEM图片

  • 左胶条 + 下方胶条:仍能清晰看到原始泡沫孔洞,没有明显的胶体化。

不同位置胶条SEM图片

不同位置胶条SEM图片

不同位置胶条SEM图片

结论:失效的「病灶」集中在上胶条,它的泡沫骨架被某种东西「糊住了」——也就是典型的 PU 泡沫「塌泡/发粘」。


第 3 步:EDS 元素分析

为了排除外来化学物质的污染,对上胶条做了能谱分析。

  • 三个区域的元素组成基本一致:主要是C、O、Si、Ca元素,无明显Cl等元素存在。

样品(上胶条)EDS能谱图

样品(上胶条)EDS能谱图

这一步排除了「外部化学腐蚀」,也就是说,问题不是出在外界因素,而是 PU 配方本身。


第 4 步:FTIR 红外光谱分析

对三根胶条分别做了显微红外:

  • 上胶条 vs 下胶条:谱图差异不大,主成分都是聚醚型聚氨酯,上胶条额外检出了微量的碳酸钙填料(典型特征峰 870 cm⁻¹ 附近)。

样品(上、下胶条)FTIR对比谱图

样品(上、下胶条)FTIR对比谱图

  • 左胶条 vs 上胶条:1727 cm⁻¹ 附近 C=O 伸缩振动峰强度差异很大——左胶条这处峰更强,说明左胶条中既有聚氨酯的 C=O,也有聚酯结构的 C=O 贡献,是聚醚酯混合型聚氨酯,上胶条则是更「纯」的聚醚型。

样品(上、左胶条)FTIR对比谱图

样品(上、左胶条)FTIR对比谱图

这一步把可能的怀疑面进一步收窄:上下两根胶条是「同一家族」材料,差异体现在配方细节;而左侧那根差异更大,但左侧之所以失效,更可能是因为上方胶条先塌泡后失去支撑和粘接力,进而把左右两侧的胶条带断——所以真正的问题源头仍然在上胶条。


第 5 步:GCMS 气相色谱-质谱分析

分别取上胶条、下胶条各 0.008 g,加入四氢呋喃超声萃取,再用 GC-MS 看上清液:

  • 上胶条萃取液明显浑浊(胶质溶解出来了),下胶条萃取液基本澄清。

谱图差异主要集中在两个保留时间:

  • 21.10 min:残留的 MDI(二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯)原料。

  • 5.8 ~ 6.1 min:含羟基的扩链剂残留;

上胶条和下胶条过滤液GCMS对比谱图

上胶条和下胶条过滤液GCMS对比谱图

结论:上胶条里有大量没反应完的原料,而下胶条里没有。


综合分析

到这里六步的证据全部对齐了,可以闭环:

  1. 上胶条配方应该是聚醚型 PU + 碳酸钙填料;

  2. 上胶条里有「未反应完的 MDI + 含羟基扩链剂」;

  3. 上胶条的泡沫结构已经塌陷、发粘,但材料本体没有外来污染、也不是被化学腐蚀。

这个组合指向的是配方层面的问题——反应没有进行彻底。


改进建议

  1. 反应过程要稳定:MDI 与多元醇、扩链剂的配比、混合、加料顺序、反应温度和时间窗口都要严格一致;

  2. 原料质量要稳定:不同批次的 MDI 与多元醇活性有差异时,要做小试验证,否则容易「同一配方、不同结果」;

  3. 过程检验要做:发泡后熟化时间是否足够、表层是否已经定型、残余 NCO 是否降到合理水平,这些是判断「反应是否彻底」的常规抓手。

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