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PCB检测案例

PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的Z为重要而关键的部分，广泛的应用于各行各业。近年来，由于PCB失效案例越来越多且部分失效危害极大。2016年4月通过的《装备制造业与标准化和质量提升规划》与《ZG制造2025》坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针形成对接，说明国家对产品的质量要求越来越高，对产品可靠性把控越来越严，因此，其PCB质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。

以前只有产品会提出可靠性要求，现在很多民品企业产品也会提出各种各样的可靠性要求。不同类型的客户，不同的产品应用领域对于PCB的可靠性要求也完全不一样。比如，有的客户对于PCB的可靠性要求是260摄氏度十个小时烘烤后，仍然能够满足PCB电性能要求；有的客户要求IST循环250次甚至1000次之后，产品电阻变化率小于10%；有的客户要求PCBA产品在25g加速度情况下满足30分钟的共振要求等等。

二．PCB失效案例

众所周知，产品的失效会造成较严重的经济损失和品质影响，然而PCB失效的模式多种多样，失效根因也各不相同，例如PTH孔铜的腐蚀失效、HDI盲孔底部裂纹导致的开路失效、分层爆板失效、ENIG产品孔环裂纹和PCB板短路起火等。加工流程繁冗复杂，可能造成其失效的原因较多。因此，如何快速地定位出PCB的失效根因，并对产品的各项性能进行优化提升，已成为PCB行业的重要课题之一。以下列举近年分析测试实验ZX在大数据计算、航海及YL领域相关的失效分析案例：

① PCB烧板失效

2015年某大型数据ZX反馈，每月会有1台或2台设备发生起火烧板的现象，急需快速找到起火原因：

对失效现场进行观察，烧板起火点位置集中在硬盘连接器的安装孔区域，安装孔区域的孔壁铜层和定位锡柱完全被烧毁。分析发现NPTH孔孔壁金属化，在加电工作过程中，发生CAF失效，Z终导致短路起火。

CAF生长原理：当PCBA在一定的温湿度条件下，带电工作时，在两绝缘导体间有可能会产生沿着树脂和玻纤的界面生长的CAF，Z终导致绝缘不良，甚至短路失效。CAF产生原理如下：

产生CAF的三个先决条件：①一定的温、湿度条件；②两绝缘导通间存在的电势差；③有供铜离子迁移的通道。

实验复现：对实验板绝缘电阻失效模块进行稳压12V的加电测试，试板在接通电源的瞬间即短路起火，持续通电，试样会持续起火碳化（该试验有视频记录）；

改善方案：①加大内、外层孔环到导体间距设计至300μm；②更换高Tg基材，保证其具备良好的耐热性和耐CAF性能。

② 化学沉镍金板孔环裂纹失效

2017年某跨国SMT贴装客户反馈，其在业内采购的所有ENIG板的PTH孔在回流焊接之后，测试孔孔环出现腐蚀发黑现象，探针测试无法通过，全面停线，需要进行失效分析。

除了影响探针的接触性能外，PTH孔的裂纹缺陷还会导致铜层被腐蚀，降低PCB的耐腐蚀性能，也会给产品的可焊性带来较大的失效风险。

  裂纹产生的机理：由于热胀冷缩原理，PCB板在回流焊和波峰焊时受高温膨胀，由于PCB板材的选择与表面处理工艺不匹配，板材便会给孔环一个向上的应力，将孔环向上顶起，造成孔环发生向两边翘起的形变，导致孔环出现裂纹。

 改善方案：①更换CTE更小的板材；②更换表面处理工艺。

③ PTH孔电化学腐蚀失效

2017年，某型号的8层PCB板，客户反馈该整机产品在海面及沿海地区使用3年后，出现视频信号不通的现象，在信号异常网络的PTH孔孔口位置有黑色异物残留 ，需查找根因，定位失效点。

对异物覆盖的PTH孔进行分析发现，塞孔的孔口位置处，阻焊与孔铜之间有明显裂缝，且裂缝位置处的孔铜已被腐蚀，部分孔铜缺失。

同时，对比PCB上无异物覆盖的正常PTH孔，发现正常孔内阻焊与孔壁结合良好，无裂缝，孔铜未被腐蚀，信号导通良好。

根据研究表明，在沿海高盐、高湿的环境中，物体表面会形成薄薄的一层水膜，且当相对湿度在65%-80%的空气中，物体上的水膜厚度为0.001~0.1μm，在PCB带电工作时，水膜与孔铜等共同构成了电解槽，发生电化学反应，Z终生成黑色腐蚀物，如下图:

结论：当阻焊塞孔不饱满或阻焊塞孔有裂纹时，未被阻焊完好覆盖的PTH孔孔铜会形成电解池，发生电化学反应，孔铜被腐蚀，对PCB可靠性将带来严重的风险。

改善方案：提升塞孔的饱满度，提高塞孔的质量。

当然，失效类型和模式多种多样，以下是实验室累积的其它典型PCB板级失效分析案例图片

由以上案例，我们不难发现PCB板级失效的模式越来越多，失效根因也各不相同。因此，需要将一般的失效分析思路及方法进行总结提炼，形成一套能够推广应用的方法论，在实际案例的分析中，事半功倍，快速定位根因。

项目名称：

农业药厂恶臭监测

项目地址：

天津市

项目概况：

智易时代在天津某地区建设实施的一套恶臭污染源在线监测系统（ZWIN-EC06）,旨在助力某农药厂固定源恶臭污染实现实时在线监测。在本项目的建设中，鉴于在农药的生产过程中多会形成含硫等恶臭比较严重的有机化合物，严重影响厂区周围居民的日常生活，因此提供的设备主要以实现连续实时在线监测废气排放烟筒中的SO2、NH3、H2S、VOC、OU，同时配合温湿度、风速风向、大气压等气象参数的监测，通过在线监测与数据分析，协助企业及时了解治理设施运行情况，进一步改进完善生产工艺及治理装置；同时，对恶臭污染及时预判预警，提高管理部门工作效率及管理水平，为政府监管机构科学治理恶臭提供数据依据。

24小时连续监测系统的成功搭建，可以对作业场所内的恶臭气体进行全天候24小时连续在线监测，采集所需要的数据，自动分析，自动报警，并将这些数据实时传输给监控终端和显示终端，使管理人员及来客通过监控终端或其他多媒体显示屏随时查看环境数据，为农药厂的清新环境保驾护航，对厂群矛盾的激化有效降温。

项目图片：

其他内容：

ZWIN-EC06恶臭在线监测仪是智易时代DY个专用于恶臭监测领域的产品，可同时监测包括恶臭在内的六种气体，外加颗粒物PM2.5、PM10、温度、湿度、风速、风向、大气压等多项参数指标。先后取得了软件著作权、软件产品证书、检测报告等资质，可广泛应用于工业园区监测，环境大气质量分析监测，工业污染源的追溯与监测，市政设施环境、污水处理厂、畜牧业养殖场、垃圾填埋场、垃圾转运站、垃圾发电厂、医药车间、城市街道、厂界等行业。

　　湖南省永逸科技有限公司，是2011年1月注册新成立的一家磁测量设备生产和特殊磁场设计的高科技有限公司，于2016年9月迁入湖南省娄底经济技术开发区新合作国际商贸城10楼。

产品安装案例

L2130-i 水同位素与

气体浓度分析仪 

长安大学 - 水利与环境学院

安装现场

产品详情

产品简介：

Picarro L2130-i 同位素分析仪可实现水稳定同位素的高质量测量，适用于古气候学、水文学和海洋学等严苛应用。运用各种 Picarro 外围设备，可以对取自液体、气体和固体的水样品进行 δ18O 和 δD 高精度测量。

优点：

●高精度测量 δ18O 和 δD

●最小漂移：每天校准一次，同时实现亚 ppm 精度测量

●灵活测量取自液体、气体和固体的水样品

●占用空间较小，设计坚固耐用，用户界面直观

性能指标：

土壤呼吸（soil respiration）是指土壤中的植物根系、食碎屑动物、真菌和细菌等进行新陈代谢活动，吸收氧气，消耗有机物，产生二氧化碳的过程。包括三个生物学过程（即土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤动物呼吸）和一个非生物学过程，即含碳矿物质的化学氧化作用。

测量土壤呼吸时，人们经常把CO2作为单一指标，只测量土壤CO2的排放速率作为土壤呼吸速率，这是很不全面的，和其它（动物、植物等）呼吸测量一样，耗氧率（氧通量）也是土壤呼吸的另一重要指标，实际上由于CO2溶解于水的能力是O2的30倍，耗氧率在某种程度上是土壤呼吸更重要的指标，更能准确体现土壤呼吸强度。

呼吸商（respiratory quotient，RQ）

呼吸商是生物体在同一时间内，释放二氧化碳与吸收氧气的体积之比或摩尔数之比，即指呼吸作用所释放的CO2和吸收的O2的分子比（可以简单表述为CO2/O2）。

土壤呼吸商是衡量土壤质量的重要指标，反映了土壤厌氧呼吸代谢与有氧呼吸代谢的比率。通气良好的健康土壤，一分子的碳被一分子的氧氧化产生一分子的CO2，呼吸商接近1。

但是，土壤成分的复杂性决定了土壤呼吸过程的复杂性和动态变化性，实际的呼吸商可能和1相差很大，然而在很多研究过程中，人们简单把土壤呼吸商假定为1，这样就会造成很大的偏差。

所以，同时测量土壤O2和CO2可以更加精确、客观、全面地反映土壤碳排放（Simultaneous Carbon Dioxide and Oxygen Measurements to Improve Soil Efflux Estimates，Kyaw Tha Paw U et al. 2006），而呼吸商RQ数据自身就可以提供土壤营养状况及自养呼吸与异氧呼吸的生态信息，特别是对湿地土壤呼吸，O2是CO2和CH4排放的重要控制因素，因此湿地土壤O2测量监测对研究湿地碳排放和碳循环至关重要！

这里整理了几个使用高精度O2分析器和CO2分析器对土壤呼吸商进行实际测量的文献，供参考。

以色列耶路撒冷希伯来大学的A. Angert等使用Sable公司的高精度气体分析器，测量不同生态系统不同土壤类型（地中海地区的1个温带森林和2个高山森林）的土壤O2消耗率和CO2产生率，并且计算呼吸商RQ，发现实测得到的呼吸商在0.14到1.23的范围内，和经常假定的0.9±0.1相差甚大，

该研究认为在地中海地区这些偏差是因为二氧化碳溶解在土壤水中并转化为碳酸氢盐造成的。

该研究还观测到，酸性较强的土壤，土壤呼吸商通常出乎意料地低（<0.7），该研究认为这可能是由还原态铁的氧化使得土壤土壤团聚体内的形成厌氧条件造成的。

该研究还提供了大量的直接定量证据，表明土壤氧气消耗率能更客观反映土壤实际呼吸速率。

上图表是在温带和高山的酸性和中性土壤中进行原位测量的CO2浓度，O2浓度和呼吸商RQ，可以看到实测呼吸商和经常假定的0.9±0.1相差甚大。

美国新墨西哥州立大学生物系的Angus L. Dawe等，使用Sable公司的高精度气体分析器，测量土壤CO2的产生和O2消耗并且计算土壤呼吸商，研究土壤微生物（真菌）受到病毒侵染之后的代谢变化，观察到真菌受侵染过程中对于土壤养分（碳水化合物、脂类）吸收、代谢的变化过程。

上图是真菌受病毒侵染后呼吸商RQ的变化，反映了真菌新城代谢过程中能量来源的变化。RQ值>1时菌丝以碳水化合物为能量来源，<1时表明菌丝开始以脂类（RQ≈0.7）或蛋白质（RQ≈0.85）为能量来源。

德国基尔大学（Kiel University）生态中心的的O. Dilly，采集德国北方土壤和南方土壤（土壤利用方式不同），进行土壤处理（添加葡萄糖作为基质诱导土壤呼吸），同时测量、对比土壤呼吸商。在添加葡萄糖之前，呼吸商往往<1，Dilly认为O2消耗较高是因为土壤微生物对土壤的矿化作用；葡萄糖添加后4至24小时，微生物快速生长时，土壤RQ约为1.3或更高；在葡萄糖添加后的第4小时内，RQ值通常约为1，是两者（矿化作用和微生物生长）的平衡期。

同时发现传统农田土壤的RQ值大于有机农田系统的土壤RQ值，土壤微生物群显然能够适应不同的氧化程度和不同的可利用基质。

添加葡萄糖之前，呼吸商往往<1

葡萄糖添加后第4小时的呼吸商显示了基质诱导的呼吸和矿化作用耗氧之间的平衡

葡萄糖添加4-24小时之后的呼吸商，显示土壤中微生物进入快速生长期

北京易科泰生态技术有限公司推出最 强大的、能够同时测量土壤CO2和

土壤O2的便携式呼吸测量系统——SoilBox-FMS

FMS便携式呼吸测量系统是美国Sable公司（Sable Systems International）研发的，该公司是全 球呼吸测量仪器的顶 尖公司，其首席科学家John Lighton 博士，在国际知名期刊上发表过90多篇学术论文，其所著 “Measuring Metabolic Rates: A  Manual for  Scientists”一书是目前呼吸测量、代谢测量方面阅读最广泛的参考书。

SoilBox-FMS特点

便携式，可测量CO2、O2及H2O浓度，进而求出呼吸商及Q10，从而用于呼吸、蒸散、光合作用等研究

气体抽样模块具Baseline装置，可手动或自动定时切换测量大气CO2含量（baseline）和呼吸室内CO2含量，从而更加精确地测量监测CO2等气体通量

双LCD显示屏，通过Mode、Adjust、Enter控制键，可在线设置控制和显示空气湿度RH、露点温度、CO2含量、O2含量、流速等

14通道数据采集器，可接土壤温度传感器、土壤水分传感器，具备数据在线存储功能

可通过选配4通道或8通道气路转换器，从而实现多通道测量实验研究（连接多个呼吸室），可在野外小范围内（比如10平方米）实现多点测量

通过选配透明呼吸室和非透明呼吸室，可测量监测生态系统净光合、净呼吸等

用于野外原位或实验室测量土壤微生物、根系乃至土壤动物的呼吸。

该系统可广泛应用于土壤微生物调查，土壤活力检测，土壤碳排放测量分析，各种土壤处理措施对土壤的影响分析，土壤生态修复研究检测与评估，土壤污染检测研究，气候变化对土壤碳通量的影响研究等。

原文以 Short- and long-term responses of leaf day respiration to elevated atmospheric CO2 为标题发表在Plant Physiology上

作者 | 孙嫣然 等

翻译 | 曹大伟

校对 | 子毅

植物呼吸作用是准确评估碳收支的关键。大气CO2浓度升高，叶片光合速率以及初级生产力会随之增加，这被称为“CO2施肥效应”，而植物呼吸作用对CO2的响应仍存在较大争议。

叶片呼吸过程在黑暗和光照条件下都会发生，这使呼吸作用变得复杂。叶片的日间（光照下）呼吸速率RL常会受到光照抑-制，低于相同温度黑暗条件下的暗呼吸速率RDk。

植物日间呼吸RL受哪些过程的调控？如何准确对其量化？这些都是需要回答的问题。

截至目前，关于RL对CO2浓度长期升高的响应还没有达成共识。一些研究表明，CO2浓度升高会促进RL，这可能与叶片中碳水化合物浓度升高有关；此外，CO2浓度升高时，叶肉细胞线粒体数量会增加，这也是RL升高的一个因素。然而也有一些研究报告了相反的结果。

例如有研究表明，CO2浓度升高，RL会降低，这可能与光呼吸有关。光呼吸在CO2浓度升高时会降低，这会导致RL的下降。使用Kok方法获得的结果表明，光呼吸与RL之间存在线性正相关关系，然而这种关系背后的机制尚不清楚。特别是，Kok效应本身，并非完全是由呼吸速率的变化所引起的。

RL的降低也可能与氮代谢有关。在许多FACE实验中观察到，CO2浓度升高会降低叶氮含量。通过光呼吸和硝酸盐同化之间的潜在关联，CO2浓度升高会抑-制叶片的氮同化。氮同化需要的能量减少，RL可能会因此下调。

此外，在短期CO2浓度升高实验中，RL可能会降低、增加或不受影响。由此可见，从CO2浓度瞬时升高的实验中得出的结论，与从CO2浓度长期升高的实验中得出的不具可比性。 

另一个不确定性源自测量方法。在目前评估RL的方法中，没有一种可以直接测量RL。最常用的是Kok法，而Kok方法本身也存在问题。在A-Iinc光响应曲线上，Kok方法通常会忽略叶绿体CO2浓度Cc的变化，这会导致对RL的估算出现偏差；估算Cc需要量化叶肉导度gm，而gm很难被准确量化，特别是在低光照条件下。

总之，RL对CO2浓度升高的长、短期响应都没有定论，用于量化RL的方法也存在一定问题。在本研究中，研究者们试图回答以下两个问题: （1）短期、中期、长期CO2浓度升高对C3植物叶片RL的影响究竟是怎样的？（2）原始和修正的Kok方法得到的RL一致性如何？

研究者们以小麦（T. aestivum）和向日葵（H. annuus）为研究材料，使用LI-6800高级光合-荧光测量系统，测量叶片气体交换和叶绿素荧光参数，分别使用Kok、Kok-Phi和Kok-Cc方法计算RL。

数据表明，长期CO2浓度升高会导致RL和RDk降低，这可能与叶片氮代谢过程有关。该研究重新审视了Kok方法的理论基础，并提出了改进方法。在低光照条件下，Kok和Kok-Phi方法低估了RL，高估了光照对呼吸作用的抑-制。这些结果为完善植物呼吸速率碳循环模型提供了新思路。

当向日葵及小麦有4片完全展开的叶片时，使用LI-6800高级光合-荧光测量系统，测量叶片光合气体交换和叶绿素荧光参数。测试叶片为第二片完全展开叶。通过光响应曲线和叶绿素荧光参数估算RL。光强初始值为120μmol m−2 s−1，当气体交换速率达到稳定后，开始采集数据，之后光强梯度为100、80、60、40、20和0，单位是μmol m−2s−1。在光强为120、100、80、60、40时，记录当时光下的稳态荧光信号值FS，采用Multiphase Flash技术测量光下荧光信号F’m，进而计算光下实际光化学量子效率Φ2。光响应曲线在两个CO2浓度条件下测量：410ppm和820ppm。

在700μmol m−2s−1的光照强度下，测量CO2响应曲线，CO2浓度设置顺序为410、200、150、100、50、410、800、1600 ppm。在200、410、800和1600 ppm CO2浓度条件下，同步测量叶绿素荧光参数。

在所有气体交换测量中，叶片温度保持在25°C，因此在比较RL和RDK时，不需要进行温度校正。

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原文中的主要数据图表

近期安泰维修中心福禄克仪器维修组李工接修某单位一台福禄克284信号发生器，客户报修故障现象是开机后仪器无任何输出，无法正常进入测试界面，如下图：

　　下面跟着安泰284维修分组李工看看这台福禄克信号发生器的故障原因，我们接收到仪器拆开后看到仪器内部器件有烧毁如下图:

　　接到仪器后李工开始着手检查284故障：

　　经过我们华工的缜密检查发现284故障的主要原因是由于仪器内部模块烧毁引起的。

　　经过我们284维修工程师李工的缜密检测维修，仪器恢复正常；正常开机进入测试界面；福禄克284信号发生器又回到它的工作岗位；如果您也有同样的仪器或者同故障的仪器或者需要工程师免费检测仪器故障的情况欢迎直接访问安泰维修网！

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