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PCB在ESS试验箱中的革新应用 PCB环境应力筛选 环境应力筛选 (ESS) 是将新的或修复后的电子元件放置在测试室中并暴露于热循环、振动和其他环境应力的过程。ESS 的目的是迫使潜在的机械缺陷显现出来，从而导致组件的永久性或灾难性故障。该测试有助于确保电子硬件和组件在运输、储存和使用过程中的质量、功能和可靠性。PCB 环境压力测试通常在设计和开发阶段以及在电子设备中安装组件之后进行。 PCB 环境压力测试可提高可靠性 环境应力筛选旨在测试您的 PCB 和组件，以应对其预期环境（恶劣或其他）的潜在严酷条件 ， 等离子加固解决方案使用该技术来测量产品在其整个工作寿命期间的长期可靠性，并创建系统来保护它们免受有害环境因素的影响。 我们使用大型内部温湿度控制室来进行环境测试筛选。测试的组件会经历多个快速波动的温度和冷凝或非冷凝湿度的循环，并在高温和低温极端条件下停留。这模拟了被测设备将面临的环境条件范围，使我们能够确定我们的 涂层解决方案 是否达到了客户所寻求的预期效果。 PCB环境压力测试对于电子元件 的重要性 环境应力筛选使我们能够在测试后进行必要的调整，以最大限度地提高我们所应用的保形涂层和 灌封 /封装工艺 的有效性。这是一项高效且可靠的测试，使等离子加固解决方案 能够不断改进我们的流程。进行环境应力筛选对于提高电子设备和组件的可靠性也至关重要，并且可以帮助改进您的生产流程并提高产量。 PCB 环境压力测试有利于检测一系列问题，包括： 电子元件的膨胀和收缩，或温度波动引起的电常数变化 由于暴露在潮湿环境中而引起的分层、膨胀、脆化、渗漏或柔韧性 振动引起的疲劳、机械强度损失、破裂或部件位移 机械零件的等离子加固加速老化测试 加速老化测试是一种用于在较短的时间内模拟长期环境应力对产品的影响的过程。这些测试通常针对预计具有较长使用寿命的产品进行，例如电子设备或医疗设备。 加速老化测试的目的是识别产品由于暴露于热、湿度或振动等环境压力因素而随着时间的推移可能发生的任何潜在故障或弱点。通过对产品进行加速老化测试，可以改进设计并确保您的产品能够承受在现实世界中的长期使用。 此类测试有助于降低产品故障的风险并提高客户满意度，使其成为环境压力筛选过程的重要组成部分。 环境压力筛查有哪些不同类型？ 为了检测产品缺陷并提高可靠性，电子元件要经过各种温度、振动、压力和灵活性测试。这些测试可以在开发阶段对电子元件进行，也可以作为组装电子设备的最终测试。电子硬件环境压力筛查的一些常见类型包括： 机械冲击测试 电子元件在包装、运输和应用环境中会受到不同程度的冲击。机械冲击测试有助于确定电子设备处理这些冲击的能力以及它可能对产品功能产生的任何影响。 热冲击测试 环境条件和产品的操作环境都会影响电子元件的功能。在热冲击测试期间，电子硬件被放置在室内并暴露在极端温度范围（称为热循环）中，以确定组件是否能够承受温度的突然变化。 温度湿度测试 温度湿度测试涉及将电子硬件放置在测试室中，以检查温度和湿度的变化如何影响电子元件的功能。该测试可用于确定电子设备在运输和储存过程中应对各种环境条件的能力。 振动测试 振动测试涉及使用各种额定力来摇动和振动电子元件，以测试产品如何承受运输。振动测试还用于确定疲劳，这直接影响电子元件的生命周期。 用于 PCB 环境压力测试等的等离子加固解决方案 等离子加固解决方案提供多种 测试和实验室服务， 包括 离子测试 、二维 X 射线衍射 等，以确保您的电子元件的功能。我们还提供 保形涂层服务 、 灌封和封装 等。

在器件 SMT（Surface Mounted Technology表面贴装技术）的贴装过程中，要形成一个优质的焊点，需要关注到多方面因素的综合影响，而个别因素的异常，将直接导致焊点质量不佳，严重时引发焊点虚焊、裂纹，造成器件后续脱落等缺陷。 本文以PCBA掉件缺陷的具体案例为例，通过对掉件区域的外部目检、制样镜检、SEM&EDS等手段，寻找出引起器件脱落的具体原因，帮助客户进行工艺改进，减少不必要的成本耗损。 一、 案例背景 某客户通过SMT工艺焊接器件后发现存在 焊点结合强度较低 ， 器件易脱落 的缺陷，委托广电计量凭借专业的技术与设备分析其失效原因并借此改进工艺。 二、 分析过程 1、 外部目检 样品的外部目检形貌可见脱落器件处的 PCB焊盘表面发黑 ，脱落器件 两端焊点有较多焊锡残留 ，且 断裂面颜色与焊盘相似 。说明器件焊点 断裂端靠近PCB焊盘 ，结合PCB焊盘的电镀工艺为化学镍金，推测 其缺陷与黑焊盘的相关性较大。 未焊接焊盘表面金层颜色异常，有较多深色区域参杂其中。 2、 镍腐蚀检测 在扫描电镜下观察未焊接焊盘的金层，可见其表面粗糙， 有较多凹陷纹路 。使用去金水去除表面金层后，可见镍层表面有 大量被过度氧化腐蚀 后形成的龟裂状纹路。 3、 制样镜检 将掉件器件 固封研磨 后观察焊点断裂截面。 结果可见器件 断裂面为IMC底部 ，且 IMC生长不均匀 ，焊盘镍层表面有镍腐蚀形貌。未掉落器件的焊点截面可见其IMC生长也不均匀，且在IMC底部出现 多处伴随镍腐蚀痕迹 的裂隙。 备注：IMC为金属间化合物，英文全称为Intermetallic Compound。，它是界面反应的产物，也作为形成良好焊点的一个标志。 4、 成分分析 对掉件处的PCB焊盘表面及其截面进行成分分析检测， 结果未见异常元素 ， 排出异常元素污染 导致的器件掉落。磷元素含量显示其为高磷范畴。 5、 综合分析 外部目检可见掉件焊盘表面发黑，疑似镍腐蚀导致的黑焊盘现象。通过对掉件处的PCB焊盘进行制样镜检后可以看出镍层存在多处镍腐蚀迹象， PCB端的IMC生长不均匀且焊点断裂区域为该IMC底部 。 对未焊接焊盘进行剥金处理后可见镍层表面存在明显的镍晶界腐蚀。对未掉落器件焊点进行制样镜检后可见IMC生长仍不均匀，且 镍层存在多处镍腐蚀形貌，部分镍腐蚀处的镍层和IMC层之间存在裂缝 。成分分析结果显示焊点断裂面无异常元素， 排出异常元素污染导致掉件 。 综上所述，样品掉件原因推断为 焊盘镍层在浸镀金液时受到过度腐蚀导致镍层表面氧化 。焊接过程中低可焊性的氧化镍无法与焊锡形成均匀连续的IMC，且易在IMC和镍层之间出现焊点开裂现象。这将导致焊点结合强度下降，在机械应力的作用下易脱离焊盘。 三、 结论 样品掉件原因为客户的PCB焊盘镍层有较多镍腐蚀导致焊接后的器件焊点IMC不均匀且有裂隙产生，使焊点结合强度下降，在后续使用中收到机械应力作用引发器件掉件。 四、 给客户的工艺改进建议 1. 减小化镍槽的寿命，控制磷含量 。磷含量较低时，镍层的抗蚀性较差，而磷含量较高时，需要注意富磷层的危害。针对现有情况，可以适当提高磷含量，在镍腐蚀结果得到改善的同时评估是否会产生富磷层危害。 2. 建议客户增加对镍层厚度的监控，使镍层厚度至少控制在4μm以上 ，一定厚度的镍层可以使其表面平坦，减少凹槽的形成，降低金液对镍晶界的攻击。 3. 建议客户将金层厚度控制在0.1μm以内，较薄的金层可以减小镀金的浸泡时间 ，同时也降低了金脆风险。但需要确保金层对镍层的保护作用在可接受范围内。 五、 结果 客户按照我们的建议 更换了使用时间较长的镀金液，减少了浸泡时间 。最终焊盘镍层的腐蚀情况有所改善， 大大减少了后续掉件的情况 ，节约了后续风险处理的费用。 六、 关于广电计量半导体服务 广电计量在全国设有元器件筛选及失效分析实验室，形成了以博士、专家为首的技术团队，构建了元器件国产化验证与竞品分析、集成电路测试与工艺评价、半导体功率器件质量提升工程、车规级芯片与元器件AEC-Q认证、车规功率模块AQG324认证等多个技术服务平台、满足装备制造、航空航天、汽车、轨道交通、5G通信、光电器件与传感器等领域的电子产品质量与可靠性的需求。 七、 我们的服务优势 ● 配合工信部牵头“面向集成电路、芯片产业的公共服务平台建设项目”“面向制造业的传感器等关键元器件创新成果产业化公共服务平台”等多个项目； ● 在集成电路及SiC领域是技术能力最全面、知名度最高的第三方检测机构之一，已完成MCU、AI芯片、安全芯片等上百个型号的芯片验证； ● 在车规领域拥有AEC-Q及AQG324全套服务能力，获得了近50家车厂的认可，出具近300份AEC-Q及AQG324报告，助力100多款车规元器件量产。

PCB 检测，在 PCB的 生产过程中是必不可少的生产流程。那么PCB检测通常会有哪些方式呢？ 1.人工手动检查 最传统的检测方法，优点是初始成本低且没有测试夹具。通过使用放大镜或已校准的显微镜目视检查判断pcb板是否合格，并确定何时需要进行校正操作。他的缺点是：主观人为错误，长期成本高，缺陷检测不连续以及数据收集困难。随着pcb生产的增加以及PCB上导线间距和元件体积的缩小，手动目检测试方法以及越来越不可行了。 2、自动光学检测（AOI） AOI是一种识别制造缺陷的相对较新的方法。它基于光学原理，并且全面使用图像分析，计算机和自动控制技术来检测和处理生产中遇到的缺陷。AOI通常在回流之前和之后以及电气测试之前使用，以提高电气处理或功能测试的合格率。此时，纠正缺陷的成本要比最终测试后的成本低很多，一般在十倍以上。 3、自动X射线检查 自动X射线检查主要用于检测超细间距和超高密度电路板中的缺陷，以及在组装过程中产生的电桥，芯片缺失，对准不良以及其他缺陷。主要优点是无需花费固定装置即可检测BGA焊接质量和嵌入式组件的能力。 4、飞针测试 它利用设备上的探针在需要 ICT 电源的情况下从线路板上的一个点到另一个点测试（因此得名“飞针”）。由于不需要定制夹具，可用于 PCB 快板和中小批量线路板的测试场景。通过电气性能测试来识别制造缺陷，并测试模拟数字和混合信号组件，以确保它们符合规格。主要优点是每块板的测试成本低，强大的数字和功能测试功能，快速彻底的短路和开路测试，编程固件，高缺陷覆盖率以及易于编程。主要缺点是需要测试夹具，编程和调试时间，夹具制造成本高以及难以使用。 5、功能性测试（FCT） 通常模拟被测产品的操作环境，并作为最终制造前的最后一步完成的全面测试，以确认电路板的质量。功能系统测试基于特定的板或特定的单元，并且可以使用各种设备来完成。相关测试参数通常由客户提供，并且可能取决于 PCB 的最终用途。通常将计算机连接到测试点以确定该 PCB 产品是否满足其预期容量。 6、激光检测系统 激光检测是用激光束扫描印制板，收集所有测量数据，并将实际测量值与预设的合格极限值进行比较。这是PCB测试技术的最新发展，该技术已经在裸板上进行了验证，正在考虑用于组装板测试。主要优势是输出快速、无固定装置和无障碍的视觉访问;缺点是初始成本高，维护和使用问题。 各工厂一般根据 PCB 设计的要求、使用环境、用途和生产成本来综合确定使用一种或几种测试组合进行 PCB 的测试，以提高产品的良率和可靠性。捷配始终倡导为用户提供最佳匹配的业务模式，通过调整自身上下游资源为用户带去更多定制化服务，助力用户的产品研发更快人一步!