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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。

客户

       DB啤酒是新西兰较为知名的公司，成立于1929年，目前在新西兰拥有500多名员工。科尔康Z初应DB啤酒公司健康与安全顾问的要求向DB啤酒提供报价，这一需求来自于当前食品与饮料行业正在进行气体检测方面的政策规章调整与升级。

需求

新西兰政府对减少制造业工作场所事故的举措推动了气体检测解决方案的需求，以有效解决工人暴露于危险水平二氧化碳气体的潜在灾难性后果。

       许多人并不完全了解二氧化碳是有毒的。这可能是因为其自然存在于大气中，尽管浓度非常低——约为400ppm。无论是在生产过程中还是在酒吧或餐厅，二氧化碳都会在酿造和酒吧行业中使用或产生，我们呼出气体也会产生二氧化碳。

       我们呼出二氧化碳是因为其有毒，当然，在二氧化碳浓度较高的环境中工作时需要非常小心。

方法

       进入没有气体监测设备配备的饮料储存区的酿造业员工可能正在进入一个危及生命的环境。如果工人在进入风险区之前配备便携式气体检测仪，则可以监视气体浓度水平。在此情况下，科尔康的单一气体检测仪Gasman CO₂ IR以其红外技术脱颖而出。与其他二氧化碳传感器技术相比，红外传感器响应时间更快，有效寿命更长，且在地窖中可能遇到的较低温度下性能更好。另外，可靠的仪器售后维修与校准标定也是气体检测解决方案中不可或缺的一部分。

       二氧化碳比空气重。其在整个制造过程中，从开始一直到包装、装瓶，甚至到供应饮料的酒吧和饮食场所都是危险的。如果二氧化碳泄漏，它会下沉到地板并形成致命的不可见口袋状。二氧化碳在地窖和容器底部以及密闭空间如罐和仓中集聚。

成果

       DB啤酒公司的Hamish Clentworth 解释说：“选择科尔康的关键因素之一是其设备的灵活性。选择Z适合工作条件的警报功能并确保安全至关重要，因为其确保当我们的销售团队参观酒吧、餐馆或零售店时干扰Z小。此外，当二氧化碳浓度较高时可快速做出反应，这意味着我们的员工会及时注意到存在高浓度二氧化碳的可能性”。

       即使部署了气体探测器；为每名员工提供保护仍是一个挑战，因为二氧化碳可能在多个区域存在，气体检测设备必须是员工日常工作中的组成部分。

      “科尔康是新西兰与澳大利亚公司受欢迎的选择，尤其是在我们的行业内，科尔康公认的业绩是我们选择的决定性因素。”Hamish Clentworth补充道。

（来源：英国科尔康气体检测仪表有限公司）

　　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。

       泰国一家食品添加剂公司，选择科尔康作为其供应商提供Xgard显示型气体检测解决方案，以保护其员工在泰国各地的多个现场免受易燃气体的危险。

       该公司生产各种食品，包括调味料、加工食品和饮料，这是一家极 具社会责任感的制造商，因为它Z大限度地利用食品资源和回收加工废物来生产肥料。

       该公司位于泰国各地的5家工厂在2018年进行了改建，对气体检测设备的需求急剧增加。

       作为生产过程的一部分，当地的蔬菜如甘蔗和木薯被煮沸和发酵以释放谷氨酸。这种酸经过进一步的提炼和结晶，形成谷氨酸钠单晶。在生产过程中，需要热量和蒸汽，整个工厂使用液化石油气（LPG）燃料为锅炉和其他设备提供动力。

       使用的高压锅炉必须在工厂周围安装液化石油气探测器，以便能够检测液化石油气泄漏，特别是在锅炉房。该地区的任何泄漏都会导致工厂关闭，造成高昂的生产损失，尤其是在工厂全天候运转的情况下。

       工作环境无菌，有毒气体少，但锅炉使用液化石油气燃烧，存在可燃气体危险。

需求

       该公司现有的检测系统不符合他们的要求，其中包括需要当地的支持，因为他们经历了很长的备件交付时间。科尔康的解决方案提供了本地服务支持，支持快速的服务和维护周转以及备件的及时交付。

       另外，现有的气体探测器占用空间很小，因此科尔康的气体探测器需要安装到客户指定的现有位置上。他们不想在安装支架和遮阳罩上增加额外的费用。Xgard以Z小的改动安装到了原来的位置上，为客户节省了金钱和时间。

方案

       科尔康的本地分销商选择了Xgard显示型气体检测解决方案。Xgard体积小，因此能够方便对现有设备进行改造，它包括一个OLED显示屏，用户可以很容易地查看气体读数，特别是安装在难以到达的地方，并提供现场显示和继电器输出。

       Xgard 具有可燃气体和有毒气体的探测能力，并能进行氧气监测，操作方便快捷。

 客户评价

       客户对Xgard的表现感到满意；不仅因为它的功能和可靠性，还在于它经过验证和值得信赖的检测解决方案，通过错误或不完善的产品发生错误警报的机率大大降低。

      探测器在使用过程中的停机是对客户至关重要，因为工厂在没有探测器的情况下无法正常运行。减少停机时间成为其选择科尔康的一个重要因素。