PCB失效分析技术与典型案例
2009-11-18 15:10:05 资料来源:PCBcity 作者: 罗道军、汪洋、聂昕
摘要| 由于PCB高密度的发展趋势以及无铅与无卤的环保要求，越来越多的PCB出现了润湿不良、爆板、分层、CAF等等各种失效问题。本文首先介绍针对PCB在使用过程中的这些失效的分析技术，包括扫描电镜与能谱、光电子能谱、切片、热分析以及傅立叶红外光谱分析等。然后结合PCB的典型失效分析案例，介绍这些分析技术在实际案例中的应用。PCB失效机理与原因的获得将有利于将来对PCB的质量控制，从而避免类似问题的再度发生。
关键词| 印制电路板，失效分析，分析技术
一、前言
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最为重要而关键的部分，其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。随着电子信息产品的小型化以及无铅无卤化的环保要求，PCB也向高密度高Tg以及环保的方向发展。但是由于成本以及技术的原因，PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题，并因此引发了许多的质量纠纷。为了弄清楚失效的原因以便找到解决问题的办法和分清责任，必须对所发生的失效案例进行失效分析。本文将讨论和介绍一部分常用的失效分析技术，同时介绍一些典型的案例。
二、失效分析技术
介于PCB的结构特点与失效的主要模式，本文将重点介绍九项用于PCB失效分析的技术，包括：外观检查、X射线透视检查、金相切片分析、热分析、光电子能谱分析、显微红外分析、扫描电镜分析以及X射线能谱分析等。其中金相切片分析是属于破坏性的分析技术，一旦使用了这两种技术，样品就破坏了，且无法恢复；另外由于制样的要求，可能扫描电镜分析和X射线能谱分析有时也需要部分破坏样品。此外，在分析的过程中可能还会由于失效定位和失效原因的验证的需要，可能需要使用如热应力、电性能、可焊性测试与尺寸测量等方面的试验技术，这里就不专门介绍了。
2.1 外观检查
外观检查就是目测或利用一些简单仪器，如立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查PCB的外观，寻找失效的部位和相关的物证，主要的作用就是失效定位和初步判断PCB的失效模式。外观检查主要检查PCB的污染、腐蚀、爆板的位置、电路布线以及失效的规律性、如是批次的或是个别，是不是总是集中在某个区域等等。另外，有许多PCB的失效是在组装成PCBA后才发现，是不是组装工艺过程以及过程所用材料的影响导致的失效也需要仔细检查失效区域的特征。
2.2 X射线透视检查
对于某些不能通过外观检查到的部位以及PCB的通孔内部和其他内部缺陷，只好使用X射线透视系统来检查。X光透视系统就是利用不同材料厚度或是不同材料密度对X光的吸湿或透过率的不同原理来成像。该技术更多地用来检查PCBA焊点内部的缺陷、通孔内部缺陷和高密度封装的BGA或CSP器件的缺陷焊点的定位。目前的工业X光透视设备的分辨率可以达到一个微米以下，并正由二维向三维成像的设备转变，甚至已经有五维(5D)的设备用于封装的检查，但是这种5D的X光透视系统非常贵重，很少在工业界有实际的应用。
2.3 切片分析
切片分析就是通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、观察等一系列手段和步骤获得PCB横截面结构的过程。通过切片分析可以得到反映PCB(通孔、镀层等)质量的微观结构的丰富信息，为下一步的质量改进提供很好的依据。但是该方法是破坏性的，一旦进行了切片，样品就必然遭到破坏；同时该方法制样要求高，制样耗时也较长，需要训练有素的技术人员来完成。要求详细的切片作业过程，可以参考IPC的标准IPC－TM－650 2.1.1和IPC－MS－810规定的流程进行。
2.4 扫描声学显微镜
目前用于电子封装或组装分析的主要是C模式的超声扫描声学显微镜，它是利用高频超声波在材料不连续界面上反射产生的振幅及位相与极性变化来成像，其扫描方式是沿着Z轴扫描X－Y平面的信息。因此，扫描声学显微镜可以用来检测元器件、材料以及PCB与PCBA内部的各种缺陷，包括裂纹、分层、夹杂物以及空洞等。如果扫描声学的频率宽度足够的话，还可以直接检测到焊点的内部缺陷。典型的扫描声学的图像是以红色的警示色表示缺陷的存在，由于大量塑料封装的元器件使用在SMT工艺中，由有铅转换成无铅工艺的过程中，大量的潮湿回流敏感问题产生，即吸湿的塑封器件会在更高的无铅工艺温度下回流时出现内部或基板分层开裂现象，在无铅工艺的高温下普通的PCB也会常常出现爆板现象。此时，扫描声学显微镜就凸现其在多层高密度PCB无损探伤方面的特别优势。而一般的明显的爆板则只需通过目测外观就能检测出来。
2.5 显微红外分析
显微红外分析就是将红外光谱与显微镜结合在一起的分析方法，它利用不同材料(主要是有机物)对红外光谱不同吸收的原理，分析材料的化合物成分，再结合显微镜可使可见光与红外光同光路，只要在可见的视场下，就可以寻找要分析微量的有机污染物。如果没有显微镜的结合，通常红外光谱只能分析样品量较多的样品。而电子工艺中很多情况是微量污染就可以导致PCB焊盘或引线脚的可焊性不良，可以想象，没有显微镜配套的红外光谱是很难解决工艺问题的。显微红外分析的主要用途就是分析被焊面或焊点表面的有机污染物，分析腐蚀或可焊性不良的原因。
2.6 扫描电子显微镜分析
扫描电子显微镜(SEM)是进行失效分析的一种最有用的大型电子显微成像系统，其工作原理是利用阴极发射的电子束经阳极加速，由磁透镜聚焦后形成一束直径为几十至几千埃(A)的电子束流，在扫描线圈的偏转作用下，电子束以一定时间和空间顺序在试样表面作逐点式扫描运动，这束高能电子束轰击到样品表面上会激发出多种信息，经过收集放大就能从显示屏上得到各种相应的图形。激发的二次电子产生于样品表面5~10nm范围内，因而，二次电子能够较好的反映样品表面的形貌，所以最常用作形貌观察；而激发的背散射电子则产生于样品表面100~1000nm范围内，随着物质原子序数的不同而发射不同特征的背散射电子，因此背散射电子图象具有形貌特征和原子序数判别的能力，也因此，背散射电子像可反映化学元素成分的分布。现时的扫描电子显微镜的功能已经很强大，任何精细结构或表面特征均可放大到几十万倍进行观察与分析。
在PCB或焊点的失效分析方面，SEM主要用来作失效机理的分析，具体说来就是用来观察焊盘表面的形貌结构、焊点金相组织、测量金属间化物、可焊性镀层分析以及做锡须分析测量等。与光学显微镜不同，扫描电镜所成的是电子像，因此只有黑白两色，并且扫描电镜的试样要求导电，对非导体和部分半导体需要喷金或碳处理，否则电荷聚集在样品表面就影响样品的观察。此外，扫描电镜图像景深远远大于光学显微镜，是针对金相结构、显微断口以及锡须等不平整样品的重要分析方法。
2.7 X射线能谱分析
上面所说的扫描电镜一般都配有X射线能谱仪。当高能的电子束撞击样品表面时，表面物质的原子中的内层电子被轰击逸出，外层电子向低能级跃迁时就会激发出特征X射线，不同元素的原子能级差不同而发出的特征X射线就不同，因此，可以将样品发出的特征X射线作为化学成分分析。同时按照检测X射线的信号为特征波长或特征能量又将相应的仪器分别叫波谱分散谱仪(简称波谱
仪，WDS)和能量分散谱仪(简称能谱仪，EDS)，波谱仪的分辨率比能谱仪高，能谱仪的分析速度比波谱仪快。由于能谱仪的速度快且成本低，所以一般的扫描电镜配置的都是能谱仪。
随着电子束的扫描方式不同，能谱仪可以进行表面的点分析、线分析和面分析，可得到元素不同分布的信息。点分析得到一点的所有元素；线分析每次对指定的一条线做一种元素分析，多次扫描得到所有元素的线分布；面分析对一个指定面内的所有元素分析，测得元素含量是测量面范围的平均值。
在PCB的分析上，能谱仪主要用于焊盘表面的成分分析，可焊性不良的焊盘与引线脚表面污染物的元素分析。能谱仪的定量分析的准确度有限，低于0.1%的含量一般不易检出。能谱与SEM结合使用可以同时获得表面形貌与成分的信息(如图1)，这是它们应用广泛的原因所在。
2.8 光电子能谱(XPS)
样品受X射线照射时，表面原子的内壳层电子会脱离原子核的束缚而逸出固体表面形成电子，测量其动能Ex，可得到原子的内壳层电子的结合能Eb，Eb 因不同元素和不同电子壳层而异，它是原子的“指纹”标识参数，形成的谱线即为光电子能谱(XPS)。XPS可以用来进行样品表面浅表面(几个纳米级)元素的定性和定量分析。此外，还可根据结合能的化学位移获得有关元素化学价态的信息。能给出表面层原子价态与周围元素键合等信息；入射束为X射线光子束，因此可进行绝缘样品分析，不损伤被分析样品快速多元素分析；还可以在氩离子剥离的情况下对多层进行纵向的元素分布分析(可参见后面的案例)，且灵敏度远比能谱(EDS)高。XPS在PCB的分析方面主要用于焊盘镀层质量的分析、污染物分析和氧化程度的分析，以确定可焊性不良的深层次原因。
2.9 热分析
2.9.1差示扫描量热仪(DSC)
差示扫描量热法(Differential Scanning Calorim- etry)是在程序控温下，测量输入到物质与参比物质之间的功率差与温度(或时间)关系的一种方法。DSC在试样和参比物容器下装有两组补偿加热丝，当试样在加热过程中由于热效应与参比物之间出现温差ΔT时，可通过差热放大电路和差动热量补偿放大器，使流入补偿电热丝的电流发生变化，而使两边热量平衡，温差ΔT消失，并记录试样和参比物下两只电热补偿的热功率之差随温度(或时间)的变化关系，根据这种变化关系，可研究分析材料的物理化学及热力学性能。DSC的应用广泛，但在PCB的分析方面主要用于测量PCB上所用的各种高分子材料的固化程度(例如图2)、玻璃态转化温度，这两个参数决定着PCB在后续工艺过程中的可靠性。
2.9.2 热机械分析仪(TMA)
热机械分析技术(Thermal Mechanical Analysis)用于程序控温下，测量固体、液体和凝胶在热或机械力作用下的形变性能，常用的负荷方式有压缩、针入、拉伸、弯曲等。测试探头由固定在其上面的悬臂梁和螺旋弹簧支撑，通过马达对试样施加载荷，当试样发生形变时，差动变压器检测到此变化，并连同温度、应力和应变等数据进行处理后可得到物质在可忽略负荷下形变与温度(或时间)的关系。根据形变与温度(或时间)的关系，可研究分析材料的物理化学及热力学性能。TMA 的应用广泛，在PCB的分析方面主要用于PCB最关键的两个参数：测量其线性膨胀系数和玻璃态转化温度。膨胀系数过大的基材的PCB在焊接组装后常常会导致金属化孔的断裂失效。
2.9.3 热重分析仪(TGA)
热重法(Thermogravimetry Analysis)是在程序控温下，测量物质的质量随温度(或时间)的变化关系的一种方法。TGA通过精密的电子天平可监测物质在程控变温过程中发生的细微的质量变化。根据物质质量随温度(或时间)的变化关系，可研究分析材料的物理化学及热力学性能。TGA在研究化学反应或物质定性定量分析方面有广泛的应用；在PCB的分析方面，主要用于测量PCB材料的热稳定性或热分解温度，如果基材的热分解温度太低，PCB在经过焊接过程的高温时将会发生爆板或分层失效现象。
三、失效分析的基本程序
要获得PCB失效或不良的准确原因或者机理，必须遵守基本的原则及分析流程，否则可能会漏掉宝贵的失效信息，造成分析不能继续或可能得到错误的结论。一般的基本流程是，首先必须基于失效现象，通过信息收集、功能测试、电性能测试以及简单的外观检查，确定失效部位与失效模式，即失效定位或故障定位。对于简单的PCB或PCBA，失效的部位很容易确定，但是，对于较为复杂的BGA或MCM封装的器件或基板，缺陷不易通过显微镜观察，一时不易确定，这个时候就需要借助其它手段来确定。接着就要进行失效机理的分析，即使用各种物理、化学手段分析导致PCB失效或缺陷产生的机理，如虚焊、污染、机械损伤、潮湿应力、介质腐蚀、疲劳损伤、CAF或离子迁移、应力过载等等。再就是失效原因分析，即基于失效机理与制程过程分析，寻找导致失效机理发生的原因，必要时进行试验验证，一般尽应该可能的进行试验验证，通过试验验证可以找到准确的诱导失效的原因。这就为下一步的改进提供了有的放矢的依据。最后，就是根据分析过程所获得试验数据、事实与结论，编制失效分析报告，要求报告的事实清楚、逻辑推理严密、条理性强，切忌凭空想象。
分析的过程中，注意使用分析方法应该从简单到复杂、从外到里、从不破坏样品再到使用破坏的基本原则。只有这样，才可以避免丢失关键信息、避免引入新的人为的失效机理。就好比交通事故，如果事故的一方破坏或逃离了现场，在高明的警察也很难作出准确责任认定，这时的交通法规一般就要求逃离现场者或破坏现场的一方承担全部责任。PCB或PCBA的失效分析也一样，如果使用电烙铁对失效的焊点进行补焊处理或大剪刀进行强力剪裁PCB，那么再分析就无从下手了，失效的现场已经破坏了。特别是在失效样品少的情况下，一旦破坏或损伤了失效现场的环境，真正的失效原因就无法获得了。
pcb设计心得体会范文 一些基本操作，对更深层的有些就不是很了解了。但是时间有限，只有一个星期实训pcb电路板，老师能教给我们的也只有这么多了，剩下的只有靠我们自己回去自己学习了，作为电子工程系的一名学生，深知掌握这些装也软件的重要性，因为以后我们从事的技术工作需要这些软件工具。 第一天搭接电路，还比较简单，只是有点麻烦，电路搭接好后就要开始封装各个元器件的封装，这就需要很大的耐心，一个一个元器件的进行封装，还不能弄错，不然后面就生成不了报表，生成不了报表，后面进行电路板设计的时候就会导入错误，以致不能进行电路板设计。后面用pcbediter 进行设计电路板设计要导入报表，然后才能开始布局和布线，由于导入的库文件里面没有sop8和sop28两个焊盘的封装，因此在进行设计电路板之前，要先设计那两个器件的焊盘的封装，然后导入库函数，才能导入报表的时候不会报错。不过导入的时候也遇到了一些问题，会提示二极管的管脚不匹配，譬如多一个2脚，少一个3角，然后就觉得很神奇，二极管就只有两个管脚怎么会有3脚了。后面通过老师的讲解，
才明白，原来设计电路板的时候只认封装，不认元器件，是根据封装导入元器件，因此在设计封装的时候，管脚是怎么设计，在原理图里面就要把元器件的管脚改成和封装一样，后面把原理图的管脚改成和导入库函数里面的封装一样，提示就没有了，不过后面又遇到一些小问题，譬如说，下划线写成横线了，然后就有报错，找不到元器件的封装。这给我警示，在原理图的时候，要仔细认真的把管脚封装写对，最然会很麻烦。后面导入报表，开始设计电路板，先开始是布局，大致步好后，然后就开始用软件自带的自动布线，结果发现有很多蝴蝶结，为什么要自动布线，因为最开始我认为如果自动布线可以的话，那手动布线肯定也可以，结果后面一直自动布线不成功。后面老师讲解，才知道，不一定要自动布线成功才能手动布线，浪费了好多时间，以至于后面都要重新排，因为最开始没有把原理图的元器件分块布局，完全是凭感觉乱布局的，后面就是一大片密密麻麻的线，而且很多元器件接点的线都有点长。后面按块先布局，然后再整体布局，然后再微小变动，这样，线明显变少了，而且元器件的接点的线都很少很长了，这样就方便后面的布线了。所以说，布局那是相当的重要啊，先考虑局部，然后再考虑整体。布局步好后，布线就很快了，也没有花多少时间布局，步好后，看了下，还是感觉蛮好的，再没有布电源和地线的情况下，总共打了21个孔，总之，布线的图看起还是蛮自
PCB失效分析技术及部分案例 作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽，PCB已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其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。但是由于成本以及技术的原因，PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题。 对于这种失效问题，我们需要用到一些常用的失效分析技术，来使得PCB在制造的时候质量和可靠性水平得到一定的保证，本文总结了十大失效分析技术，供参考借鉴。 1.外观检查 外观检查就是目测或利用一些简单仪器，如立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查PCB的外观，寻找失效的部位和相关的物证，主要的作用就是失效定位和初步判断PCB 的失效模式。外观检查主要检查PCB的污染、腐蚀、爆板的位置、电路布线以及失效的规律性、如是批次的或是个别，是不是总是集中在某个区域等等。另外，有许多PCB的失效是在组装成PCBA后才发现，是不是组装工艺过程以及过程所用材料的影响导致的失效也需要仔细检查失效区域的特征。 2.X射线透视检查 对于某些不能通过外观检查到的部位以及PCB的通孔内部和其他内部缺陷，只好使用X 射线透视系统来检查。X光透视系统就是利用不同材料厚度或是不同材料密度对X光的吸湿或透过率的不同原理来成像。该技术更多地用来检查PCBA焊点内部的缺陷、通孔内部缺陷和高密度封装的BGA或CSP器件的缺陷焊点的定位。目前的工业X光透视设备的分辨率可以达到一个微米以下，并正由二维向三维成像的设备转变，甚至已经有五维（5D）的设备用于封装的检查，但是这种5D的X光透视系统非常贵重，很少在工业界有实际的应用。 3.切片分析 切片分析就是通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、观察等一系列手段和步骤获得PCB
各类材料失效分析方法 Via 常州精密钢管博客 失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它一般根据失效模式和现象，通过分析和验证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。 失效分析流程 图1 失效分析流程 各种材料失效分析检测方法 1 PCB/PCBA失效分析 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最为重要而关键的部分，其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。
图2 PCB/PCBA 失效模爆板、分层、短路、起泡，焊接不良，腐蚀迁移等。 常用手段· 无损检测： 外观检查，X射线透视检测，三维CT检测，C-SAM检测，红外热成像表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 显微红外分析(FTIR) 俄歇电子能谱分析(AES) X射线光电子能谱分析(X PS) 二次离子质谱分析(TOF-SIMS)· 热分析：· 差示扫描量热法(DSC) 热机械分析(TMA) 热重分析(TGA) 动态热机械分析(DMA) 导热系数(稳态热流法、激光散射法) 电性能测试： · 击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移· 破坏性能测试： 染色及渗透检测
2 电子元器件失效分析 电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础，元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的可靠性。 图3 电子元器件 失效模式 开路，短路，漏电，功能失效，电参数漂移，非稳定失效等 常用手段· 电测：连接性测试电参数测试功能测试 无损检测： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 制样技术： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 显微形貌分析： 光学显微分析技术 扫描电子显微镜二次电子像技术 表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 俄歇电子能谱分析(AES)
第三部分工程事故案例分析 一、摘要 2003年11月，某特大桥项目部的混凝土预制件场搬迁，用门式起重机吊装钢底模板，在往5t东风货车上卸载时，由于中心偏移，钢底模板在车厢铁皮板上侧滑，将搬运工甲挤在车厢尾部与挡墙之间，搬用工甲头盖被挤破裂，当场死亡。 二、事故发生经过 2003年11月3日，某特大桥项目部的混凝土预制件场，搬迁工作已处于尾声。该场的工长组织有关人员用门式起重机装车，将制作预制件的钢底模板运走，运输工具是东风牌5t载重汽车，当吊装第二车第一块钢底模板时，所吊的这块钢底模板面积为4 3.8m，重量为1.8t ，一面两角裁切，采用两根吊索对角起吊。本应用4根吊索起吊4个吊点，因为该场处于搬迁阶段且已接近尾声，当时只找到2根吊索，因此钢底模板吊起时，重心有所偏位，钢底模板处于侧斜不平稳状态。当龙门起重机吊起后往东风货车上落钩时，侧斜的钢底模板与车厢底板铁板面先接触。这时吊装指挥（信号工）乙在汽车驾驶室的一侧准备做调整，而搬运工甲则站在车厢尾部稳钩，该场的工长发现甲站位很危险，就喊他快躲开，而甲在没有接到乙发出指挥信号时，就喊落钩，落钩的同时，甲也看到了钢底模板在车厢底板上滑动，便慌忙从车厢尾部往下跳，车厢尾部跟后面的挡墙有1.2m左右距离，挡墙高2.2m距离，这是侧滑的钢底模板正在车厢底板上往挡墙冲过来，甲躲闪不及，头部挤在砖石挡墙上，甲的头盖被挤碎，致使甲当场死亡。 三、选择该事故分析原因 起重事故是指在进行各种起重作业中发生的重物坠落、夹挤、物体打击、起重机倾翻、触电等事故。其中伤害事故可造成重大的人员伤亡或财产损失。根据不完全统计，在事故多发的特殊工种作业中，起重作业事故的起数高，事故后果严重，重伤死亡人数比例大，已引起有关方面的高度重视。故选择该事故进行分析。 四、该工程事故原因分析 1.钢底模板吊挂方法不正确，被起吊的钢底模板应该用4根吊索吊挂在吊板的4个吊点上，可这次吊装作业却只用2根吊索吊挂2个吊点，而且挂钩部位不正确，使吊装的钢底模板处于不稳定状态。 2.搬运工甲在稳钩作业中站位非常危险，现场作业的领导工长虽然发现，但为时已晚。而作为现场的指挥乙却没有发现这种危险情况或者发现了竟无动于衷，没有采取积极措施制止。 3.该预制件场忽视安全生产，尤其在搬迁过程中放松安全管理。首先是从事这种大件吊装，竟然连吊索都没有做好准备，野蛮作业；其次，在搬迁过程中，租用的东风运货车，不具备运输大型构件的能力，东风载重卡车也没有采取任何铺垫措施。 五、事后处理及改进方案 这是一起作业现场混乱，从领导到工人安全生产观念淡薄，在工厂搬迁过程，毫无章法，凑凑乎乎作业，结果酿成这次严重事故，这起事故给我们留下深刻教训。 对上述起重事故事故进行分析，得出今后预防措施如下：（1）凡从事特殊工作，起重工、起重司机、挂钩工、指挥人员都应该接受岗位培训，持证上岗。（2）坚决落实岗位责任制，这些特殊岗位，必须制定好岗位操作规程，落实责任，严禁违章作业，强调劳动纪律。（3）起重装卸重物，最好使用专用吊具，如无专用吊具，吊装方法一定要科学和可靠，不能凑乎，马马虎虎就可能出大问题。
pcb设计心得体会范文 篇一：PCB电路板设计总结 经过五天的PCB电路板训练，通过对软件的使用，以及实际电路板的设计，对电路板有了更深的认识，知道了电路板的相关知识和实际工作原理。同时也感受到了电路板的强大能力，怪不得现在的电路都是采用集成的电路板电路，因为它实在是有太多的好处，节约空间，方便接线，能大大缩小电路的体积。方便人类小型电器的发明。但是电路板也有一定缺陷，就是太小了，散热不是特别好，这就使得器件的性能不能像想象中那么好。 通过使用，不得不说cadence软件确实很好用，功能太强大，而且也很方便使用，接线，布线，绘制电路板等，很方便使用，不过有一点就是，器件接线的时候不能直接把器件接到导线上，这点不够人性化。虽然说，软件学了五天时间，不过对软件使用还不是能完全掌握，只能掌握一些基本操作，对更深层的有些就不是很了解了。但是时间有限，只有一个星期实训PCB电路板，老师能教给我们的也只有这么多了，剩下的只有靠我们自己回去自己学习了，作为电子工程系的一名学生，深知掌握这些装也软件的重要性，因为以后我们从事的技术工作需要这些软件工具。 第一天搭接电路，还比较简单，只是有点麻烦，电路搭接好后就要开始封装各个元器件的封装，这就需要很大的耐心，一个一个元器件的进行封装，还不能弄错，不然后面就生成不了报表，生成不了报
表，后面进行电路板设计的时候就会导入错误，以致不能进行电路板设计。后面用PCB Editer 进行设计电路板设计要导入报表，然后才能开始布局和布线，由于导入的库文件里面没有sop8和sop28两个焊盘的封装，因此在进行设计电路板之前，要先设计那两个器件的焊盘的封装，然后导入库函数，才能导入报表的时候不会报错。不过导入的时候也遇到了一些问题，会提示二极管的管脚不匹配，譬如多一个2脚，少一个3角，然后就觉得很神奇，二极管就只有两个管脚怎么会有3脚了。后面通过老师的讲解，才明白，原来设计电路板的时候只认封装，不认元器件，是根据封装导入元器件，因此在设计封装的时候，管脚是怎么设计，在原理图里面就要把元器件的管脚改成和封装一样，后面把原理图的管脚改成和导入库函数里面的封装一样，提示就没有了，不过后面又遇到一些小问题，譬如说，下划线写成横线了，然后就有报错，找不到元器件的封装。这给我警示，在原理图的时候，要仔细认真的把管脚封装写对，最然会很麻烦。后面导入报表，开始设计电路板，先开始是布局，大致步好后，然后就开始用软件自带的自动布线，结果发现有很多蝴蝶结，为什么要自动布线，因为最开始我认为如果自动布线可以的话，那手动布线肯定也可以，结果后面一直自动布线不成功。后面老师讲解，才知道，不一定要自动布线成功才能手动布线，浪费了好多时间，以至于后面都要重新排，因为最开始没有把原理图的元器件分块布局，完全是凭感觉乱布局的，后面就是一大片密密麻麻的线，而且很多元器件接点的线都有点长。后面按块先布局，然后再整体布局，然后再微小变动，这样，线明显变
课程教案 课程名称：材料失效分析实验 任课教师：刘先兰 所属院（部）：机械工程学院 教学班级： 2011级金属材料工程教学时间：2013—2014学年第二学期 湖南工学院
《材料失效分析》实验 实验课程编码： 学时：6 适用专业：金属材料工程 先修课程：材料科学基础、材料力学性能、金属塑性成型原理、现代材料检测技术等 考核方式： 一、实验课程的性质与任务 帮助学生进一步理解所学知识，加深对一般工程结构和机械零件失效分析的基础知识、基本方法和基本技能的掌握；能够利用所学的知识建立失效分析方法和思路（故障树）；熟悉判断失效零件裂纹源的方法；熟知各类断裂件的断口形貌及断裂机制，分析各种断裂类型、起裂点及断裂过程。 二、实验项目 实验一材料失效中的金相分析法实验（2学时） 实验二零件失效的宏观分析法（2学时） 实验三静载荷作用下的金属材料断裂失效断口分析（2学时） 三、实验报告要求 每个实验均应写实验报告。按统一格式，采用统一封面和报告纸。实验报告内容应包括实验名称、目的、内容和理论基础、实验设备（名称、规格及型号）及材料名称，实验步骤、实验结果、结果分析。 四、其它要求 实验中，注重知识、能力、素质的协调发展，突出学生的创新精神与创新能力的培养。 五、教材和参考资料 1教材： 《材料失效分析》，庄东汉主编.华东理工大学出版社. 2．参考资料： [1]《机械零件失效分析》，刘瑞堂编，哈尔滨工业大学出版社.. [2]《材料成形与失效》，王国凡主编，化学工业出版社. [3]《材料现代分析方法》，左演声主编，北京工业出版社. [4] 《断口学》，钟群鹏主编，高等教育出版社. [5] 《金属材料及其缺陷分析和失效分析100例》，候公伟主编，机械工业出版社.
金属材料及零部件失效分析 随着科学技术和工业生产的迅速发展，人们对机械零部件的质量要求也越来越高。材料质量和零部件的精密度虽然得到很大的提高，但各行业中使用的机械零部件的早期失效仍时有发生。通过失效分析，找出失效原因，提出有效改进措施以防止类似失效事故的重复发生，从而保证工程的安全运行是必不可少的。 相关行业 汽车零部件、精密零部件、模具制造、铸锻焊、热处理、表面防护等金属相关行业。 常见失效模式 断裂：韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、液态金属脆化、氢脆 腐蚀：化学腐蚀、电化学腐蚀 磨损：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、微动磨损、变形磨损 其他：功能性失效、物理性能降级等等 金属失效分析的意义
1. 减少和预防产品同类失效现象重复发生，减少经济损失，提高产品质量； 2. 为裁决事故责任，制定产品质量标准等提供可靠的科学技术依据。 失效分析常用手段 （1）断口分析： 分析断裂源、断口特征形貌，并分析这些特征与失效过程的相互关系。 解理断裂沿晶断裂 （2）金相组织分析 评估组织级别、工艺匹配程度、缺陷等级等等。
（3）成分分析： SEM/EDS； ICP-OES； XRF； 火花直读光谱。 （4）痕迹分析： 分析失效件与成型、使用、环境交互影响留下的细微痕迹。
（5）热学分析：评判材料在热环境使用的合理性。 （6）机械性能分析：评估力学强度、硬度、热性能等指标是否符合使用要求。（7）微区分析：分析表面形貌及微区成分，为失效机理推断提供定性定量依据。（8）极表面分析：对极表面腐蚀产物、微量异物进行定性定量分析。
竭诚为您提供优质文档/双击可除材料力学案例：教学与学习参考 篇一：材料力学案例分析 迈安那斯桥坍塌事故原因分析 1．关键词：桥梁垮塌，组合变形，偏心载荷，设计失误 2．事件背景 时间：1983年6月27日，地点：美国康涅狄格州迈安那斯（mianus）河桥垮塌，造成4辆汽车掉落桥下，3人死亡，多人受伤。 图1垮塌的迈安那斯河桥 该桥梁结构属于钢结构的多跨静定梁，建成于1958年，桥龄25年。大桥双向各三线车道，每日车流量超过10万次。大桥的悬臂式的结构在建桥当时是很流行的样式：主跨为两端外伸梁，主跨两侧各有一段约30米长的悬吊梁垮。垮塌的是东悬吊跨的一段梁，其西端接在称为轴台的支架上，用水平销连接到中跨梁外伸段的自由端；东端以销接吊件连接在东边悬臂梁的末端，正是此悬吊组件的破坏导致了大桥的
坍塌。 1983年春末，大桥边的居民向当局反映他们听到桥身发出尖锐的声响。过去至少五六年来，这些居民陆续在河边检到桥上掉下来的混凝土碎块或碎钢屑，每次他们都尽责地向公路局报告。而近来在轰隆的车流声中，他们又听到了新增的噪音。一位居民表示：“像是几千只鸟同时唧喳地发出刺耳的鸣叫。 整个周末， 都可以清楚地听到这样的声音。” 6月27日星期一凌晨1：30左右，大桥在一声巨响中发生坍塌。 图2悬吊梁的支撑结构 3．事故过程与关键性细节 康州公路局长看了现场的残骸后，表示他发现了桥梁倒塌的可能线索：把掉下去的桥身和悬臂式钢梁拴在一起的栓销少了一个。这个长约18厘米的栓钉的一部分残余物最后在河里被捞起，其余的部分还在桥上，它看起来像是被剪断的。 事故起因是因为栓销断裂，还是另有原因？为了解开谜团，局长请来了专家，另外还有3家独立的工程公司和国家交通安全局的代表以及法院指派的工程师都参与了事故调查，可是各方都强调不同的理由并得出不同的结论。
干货-PCB设计经验总结 随着新能源汽车的发展，汽车电气化越来越严重，相关的EMC问题也越来越突出，因此为了从根本上降低EMC的风险，需要从设计阶段尤其是PCB layout 入手，来防患于未然。下面是一位从业十余年的硬件工程师的经验笔记！ 如觉得有帮助欢迎支持转发分享给更多需要的人！ 叠层： 1.电源和地的平面尽可能近（利于电源噪声高频滤波） 2.信号层：避免两信号层相邻（如果必须相邻，加大两层间距）； 3.电源层：避免两电源层相邻； 4.外层：铺地； 布线： 5.关键信号线：避免跨分割（参考平面）； 6.关键信号线：“换层不换面（参考平面）”； 7.关键信号线：长度尽可能短； 8.关键信号线：位置远离PCB板边缘及接口； 9.信号线：不能跨越分割间隙布线（否则电磁辐射及信号串扰剧增）;
10.信号线：换层（返回路径）必须跨分割时，须使用过孔或滤波电容（10nf）； 11.总线：相同功能的并行布置，中间勿参杂其他信号； 12.接收发送信号：分开布线，勿交叉； 13.高速信号线：走线宽度勿突变； 14.电源：电源线不要形成环路（近似包裹的环路） 15.地：地线不要形成环路（近似包裹的环路）; 16.地：干扰源的地勿与信号地就近共用（晶振等干扰源的地不干净）; 17.地：多芯片并排共电源与地时，电源与地的主线路宜在芯片同侧（回流面积小）； 18.分割：模拟地与数字地分割布线，建立“地连接桥”，如有必要进行磁珠滤波； 19.分割：电源/地平面分割需合理（否则高速信号存在EMI、EMC风险）; 20.拐角走线：优选45度（降低拐角对走线阻抗影响） 21.拐角走线：长度越长越好（降低拐角对走线阻抗影响） 22.拐角走线：过孔处上下走线拐角要求同上； 23.高频干扰源：下方禁止布线（晶振、开关电源等干扰源）； 24.高频干扰源：附近尽量避免布电源主路线（晶振、开关电源等干扰源）； 25.接插件：下方禁止布线； 电源滤波： 26.滤波区域为原理信号区域（降低耦合）； 27.高频滤波电容需靠近电源PIN脚（容值越小越近）；
第一章 1、失效分析：对装备及其构件在使用过程中发生各种形式失效现象的特征及规律进行分析研究，从中找出产生失效的主要原因及防止失效的措施。 2、失效形式：(1)变形失效a弹性变形失效b塑性变形失效（2）断裂失效a韧性断裂失效b 脆性断裂失效c疲劳断裂失效（3）腐蚀失效a局部（点腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳）b全面（均匀、不均匀）（4）磨损失效 3、引起失效的原因：（1）设计不合理：结构或形状不合理，构件存在缺口、小圆弧转角、不同形状过渡区等高应力区（2）选材不当及材料缺陷（3）制造工艺不合理：工艺规范制定不合理（4）使用操作不当和维修不当 4、失效：金属装备及其构件在使用过程中，由于应力、时间、温度、环境介质和操作失误等因素的作用，失去其原有功能的现象时有发生。 5.自行车的失效形式：磨损；家用液化气瓶：变形；锅炉：断 第二章 1、铸态金属常见的组织缺陷：a缩孔：金属在冷凝过程中由于体积收缩而在铸锭或铸件心部形成管状或分散孔洞称为缩孔。细小的缩孔称为疏松。b偏析：金属在冷凝过程中由于某些因素的影响而形成的化学成分不均匀现象。c内裂纹d气泡和白点 2、金属锻造及轧制件缺陷：（1）内部组织缺陷a粗大的魏氏体组织b网络状碳化物及带状组织c钢材表层脱碳（2）钢材表面缺陷：折叠、划痕、结疤、表面裂纹、分层 3、钢中金属夹杂物种类：a脆性夹杂物b塑性夹杂物c半塑性变形的夹杂物 4、脆性夹杂物易成为疲劳断裂的裂纹源原因：对于变形率低的脆性夹杂物，在钢加工变形过程中，夹杂物与钢基体相比变形甚小，由于夹杂物与钢基体之间的变形性的显著差异，造成在夹杂物与钢基体的交界处产生应力集中，导致微裂纹产生或夹杂物本身开裂 5、a比b的危害大的原因：夹杂物的变形率V可在V≈０～１这个范围变化，若变形率低，钢经加工变形后，由于钢产生塑性变形，而夹杂物基本上不变形，便在夹杂物和钢基体的交界处产生应力集中，导致在钢与夹杂物的交界处产生微裂纹，这些微裂纹便成为零件在使用过程中引起疲劳破坏的隐患。 6、焊接裂纹的分类：ａ热裂纹：结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹b再热裂纹c冷裂纹：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹d:层状撕裂 7、氧化膜应满足以下条件才具有保护性：a除致密和完整以外，金属氧化物本身稳定、难溶、不挥发、不易与介质发生作用而被破坏；b氧化膜与基体结合良好，有相近的热膨胀系数，不会自行或受外界作用二玻璃脱落；c氧化膜有足够的强度和塑性，足以经受一定的应力、应变作用，具有足够强度和抗变形能力。 8、金属氧化膜的生长规律：直线规律、抛物线规律、对数规律、立方规律、反对数规律 9、腐蚀原电池的模型：锌在硫酸溶液中的溶解，同时有氢气自锌表面析出。阳极（氧化）阴极（还原）析氢、吸氧。 阳极：Zn---Zn2+ +2e阴极：2H+ +2e----H2 10、在除氧气的稀硫酸溶液中锌板遭受腐蚀而铜板不受腐蚀的原因：铜的标准电极电位为0.3419V，在除氧的稀硫酸溶液中，H+不能成为铜的氧化剂，铜不发生腐蚀；但当稀硫酸含氧时，铜电极的某些部位发生O2+4H++4e→2H2O，O2消耗电子，还原成H2O，这是O2为氧化剂，铜板受腐蚀。 11裂纹焊接的分类：ａ热裂纹：结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹b再热裂纹c冷裂纹：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹d:层状撕裂 12、为什么高强材料、大型装备及焊接工艺问世后，低应力脆断事故会不断地出现？传统
PCB设计总结 、概述 PCB是一个连接电子元器件的载体。PCB设计是一个把原理设计上的电气连接变成实实在 在的，可用的线路连接。简单的PCB设计就是将器件的管脚按照一定的需要连通，但对于 高速，高密度的PCB设计，涉及到很多的方面，包括结构方面，信号完整性，EMC，EMI， 电源设计，加工工艺方面等等。 、布局 1材料 PCB材料很多，我们目前使用的基本都是FR4的，TG参数（高耐热性）是一个很重要的指 标，一般结构工程师会在他们提供的cutout里面给出TG参数的要求。 2合理的层数安排 一块板PCB层数多少合适，要基于生产成本和信号质量需求两方面考虑。对于速度低，密度小的板块，可以考虑层数少些，对于高速，高密度板，要尽可能多的安排完整的电地层，以保证较好的信号质量。 3电源层和地层 3.1、电源层和地层的作用和区别 电源层和地层都可以作为参考平面，在一定程度上来说他们是一样的。但是，相对来说，电源平面的特性阻抗较高，与参考平面存在较大的电位势差。而地平面作为地基准，地平面的屏蔽作用要远远好于电源屏幕，对于重要信号，最好选择地平面作为参考屏幕。 3.2、电源层，信号层，地层位置 A、第二层为地层，用于屏蔽器件（如果有更重要的信号需要地，可以进行调整） B、所有信号层都有参考平面。 C、最好不要相邻信号层，有的话，要安排信号走向为垂直方向。 D、关键信号参考平面为完整的地平面不跨分割区。
3.3、几种常用的板子的叠层方案 四层版 BOT 在该方案中表层具有较好的信号质量，对器件也有较好的屏蔽，使电源层和地层距离适当拉近，可以降低电源地的分布阻抗，保证电源地的去耦效果。 其它一些方案参考 paul wang发的一份emc规范。
一：前言 随着PCB系统的向着高密度和高速度的趋势不断的发展，电源的完整性问题，信号的完整性问题（SI），以及EMI，EMC的问题越来越突出，严重的影响了系统的性能甚至功能的实现。所谓高速并没有确切的定义，当然并不单单指时钟的速度，还包括数字系统上升沿及下降沿的跳变的速度，跳变的速度越快，上升和下降的时间越短，信号的高次谐波分量越丰富，当然就越容易引起SI，EMC，EMI的问题。本文根据以往的一些经验在以下几个方面对高速PCB的设计提出一些看法，希望对各位同事能有所帮助。 ●电源在系统设计中的重要性 ●不同传输线路的设计规则 ●电磁干扰的产生以及避免措施 二：电源的完整性 1．供电电压的压降问题。 随着芯片工艺的提高，芯片的内核电压及IO电压越来越小，但功耗还是很大，所以电流有上升的趋势。在内核及电压比较高，功耗不是很大的系统中，电压压降问题也许不是很突出，但如果内核电压比较小，功耗又比较大的情况下，电源路径上的哪怕是0.1V 的压降都是不允许的，比如说ADI公司的TS201内核电压只有 1.2V，内核供电电流要 2.68A，如果路径上有0.1欧姆的电阻，电 压将会有0.268V的压降，这么大的压降会使芯片工作不正常。如何尽量减小路径上的压降呢？主要通过以下几种方法。
a：尽量保证电源路径的畅通，减小路径上的阻抗，包括热焊盘的连接方式，应该尽量的保持电流的畅通，如下图1和图2的比较，很明显图2中选择的热焊盘要强于图1。 b：尽量增加大电流层的铜厚，最好能铺设两层同一网络的电源，以保证大电流能顺利的流过，避免产生过大的压降，关于电流大小和所流经铜厚的关系如表1所示。 （表1） 1 oz.铜即35微M厚， 2 oz.70微M, 类推 举例说，线宽0.025英寸，采用2 oz.盎斯的铜，而允许温升30度，
材料失效分析
关于散装无铅焊料的脆性到塑形断裂的 转变温度的研究 姓名：肖升宇专业：材料科学与工程学号：0926000333 摘要 断裂韧性的散装锡，锡铜无铅焊料，锡银和测量功能温度通过一个摆锤冲击试验（冲击试验）。韧脆断裂转变他们发现，即急剧变化，断裂韧性，相比没有转变为共晶锡铅。过渡温度高纯锡，Sn-0.5%铜和Sn-0.5%铜（镍）合金在- 125℃含有Aｇ的焊料显示过渡在较高温度：在范围78到45–°–°C最高转变温度45℃–°测定锡- 5%银，这是球以上的只有30–°角的增加的银内容变化的相变温度较高的值，这可能与高SnAg3颗粒体积分数的焊料的量。这些结果被认为是非常重要的选择最好的无铅焊料组合物。 简介 由2006年七月份。铅的使用电子在欧洲将被禁止，以及无铅焊料应取代锡铅焊料，常用于微电子领域超过50年。许多以Sn为基体的焊料针对于过去几年进行深入研究，如锡银，铜，Sn-Ag-Cu等等，特别是关于其可靠性，工作是远远没有完成。自从这个“软”铅被从焊料中提取出来之后，导致无铅焊料不容易变行和增长了当地积累的应力水平，这也增加了裂缝成核的概率。这显着影响着主要焊点的失效模式，即焊料疲劳。这是众所周知的一些金属松动的低温延性，并表现出脆性断裂模式。因此，韧性到脆性转变温度是一个重要参数。
至于我们的知识，只有现有无铅合金的数据，见迈耶[1]，显示出锡5％银的转变温度为-25°，相比没有过渡锡，铅-1.5Ag93.5％。这其实是相当令人失望，因为许多标准热 循环试验开始温度低至-40甚至-60℃，这会影响故障模式。此外，这个温度范围也有一些应用程序，例如航天。“本文的目的是研究几大部分含铅量焊料的脆性到韧性骨折转变温度。 实验 众所周知的一个摆锤冲击试验，“摆锤试验”，用以确定在断裂消耗的能源量，这是一个断裂韧性的措施材料，如温度的功能。“实验装置如图1所示。 对７种合金材料做了测试，结果如下： ·99.99wt.%Sn ·Sn-0.7wt.%Cu, ·Sn-0.7wt.%Cu (0.1wt.%Ni) ·Sn-3wt%Ag-0.5wt%Cu, ·Sn-4wt%Ag-0.5wt%Cu ·Sn-5wt%Ag ·Sn-37wt.%Pb,作为参考 根据所进行的测试ASTM E23标准的V型缺口样品大小为 10x10x55mm。对于某些样本大小为5x5x55mm的合金被使用，由于只有有限的物质可用。锤能量为50J和冲击速度为3.8米/秒。能源锤358J被用于多次测量时吸收能量大于50J。结果是由截面样品表面正
3.刚的晶内偏析不可以通过热处理方法予以消除·······（×） 4.钢中氢含量偏高容易导致钢中出现气孔和白点·······（√） 5.魏氏组织会降低刚的强度，但是可以提高钢的韧性···（×） 6.钢中夹杂物会降低钢的塑性、韧性和疲劳强度·······（√） 7.钢的脱碳会降低钢的疲劳程度·····················（√） 8.焊缝延迟裂纹一般与焊缝中的含氢量有关···········（√） 9.焊缝淬火裂纹一般与焊缝中的马氏体有关···········（√） 10.磨损失效是金属构件失效的主要方式··············（×） 11.河流花样和舌状花样是脆性断口和典型微观形貌特征（√） 12.应力腐蚀开裂是应力和腐蚀共同作用的结果·······（√） 13.能谱成分分析技术可以用于钢中碳含量分析·······（×） 14.扫描电镜分析技术是建立在可见光反射原理基础之上的（×） 15.就金属断裂而言，正断可能是韧性的，而切断总是韧性的（√） 1、钢的晶内偏析可以通过何种热处理方法予以消除？ 扩散退火钢加热到上临界点(Ac3或Accm)以上的较高温度（一般为1050～1250℃），经过较长时间的充分保温，然后缓冷的热处理叫扩散退火，也叫均匀化退火。这种退火的目的是，借原子在高温下可以较快的扩散，减少或消除各种合金元素及非合金元素在钢中的显微偏析，使化学成分趋于均匀化，以达到改善钢的组织，提高钢的力学性能的目的。 2、钢中S、P杂质元素容易造成哪些性能缺陷？ S以Fes形态存在于钢中，Fes和Fe形成低共熔化合物，引起热脆。
P虽然可以提高钢的强度和硬度，但会引起塑性和冲击韧性的下降，使韧脆转变温度上升，引起冷脆。 3、钢中H元素容易造成哪些性能缺陷？ 钢中溶解的氢会导致氢脆，白点和氢致延迟断裂等缺陷 一是引起氢脆，即在低于钢材极限应力的作用下，经一定的时间后，突然断裂。二是导致钢材内部产生大量细微裂纹缺陷，即白点，白点使钢材的冲击韧性降低得很多。在钢材纵端面上呈光滑的银白的斑点，在酸洗后的端面上呈较多的发丝状裂纹，白点使钢材的延伸率显著下降，尤其是端面收缩率和冲击韧性降低得更多，有时可能接近于零值。因此具有白点的钢是不能用的，这类缺陷主要发生在合金钢中。 4、魏氏组织对钢有哪些危害作用？ （1）.在最终热处理会有增大变形的倾向；（2）.使钢的力学性能尤其是塑性和冲击韧性显著降低，同时使脆性转折温度升高。魏氏组织不仅晶粒粗大,而且由于大量铁素体针片形成的脆弱面,使金属的韧性急剧下降,屈服强度当然也会降低。 5、钢中夹杂物会降低钢的哪些性能？ 钢中夹杂物包括C、Si、Mn、S、P、N、H、O等 C：随着钢中碳含量的增加，碳钢硬度上升，塑性和韧性降低。在亚共析范围内随着碳含量增加，抗拉强度不断提高。超过共析范围后，抗拉强度随碳含量的增加减缓，最后发展到随碳含量的增加抗拉强度降低。另外，含碳量增加时碳钢的耐蚀性降低，同时碳也使碳钢的焊接性能和冷加工（冲压、垃拔）性能变坏。 Si：硅含量的提高，钢的抗拉强度提高，屈服点提高，伸长率下降，钢的面缩率和冲击韧性显著降低。 Mn：锰对碳钢的力学性能有良好的影响，它能提高钢热轧后的硬度和强度，原因是锰溶入铁素体中引起固溶强化。 S:产生热脆
生活中的材料力学实例分析 一意义 材料力学主要研究杆件的应力、变形以及材料的宏观力学性能的学科。材料力学是固体力学的一个基础分支。它是研究结构构件和机械零件承载能力的基础学科。其基本任务是：将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件，计算杆中的应力、变形并研究杆的稳定性，以保证结构能承受预定的载荷；选择适当的材料、截面形状和尺寸，以便设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。 二对象 材料力学的研究通常包括两大部分：一部分是材料的力学性能(或称机械性能)的研究，材料的力学性能参量不仅可用于材料力学的计算，而且也是固体力学其他分支的计算中必不可少的依据；另一部分是对杆件进行力学分析。杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆受弯曲(有时还应考虑剪切)的粱和受扭转的轴等几大类。杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。在处理具体的杆件问题时，根据材料性质和变形情况的不同，可将问题分为线弹性问题、几何非线性问题、物理非线性问题三类。 材料力学不仅在复杂机械工程中有重要的作用，在生活中也很常见。比如随处可见的桥梁，桥是一种用来跨越障碍的大型构造物。确切的说是用来将交通路线 (如道路、铁路、水道等)或者
其他设施 (如管道、电缆等)跨越天然障碍 (如河流、海峡、峡谷等)或人工障碍 (高速公路、铁路线)的构造物。桥的目的是允许人、车辆、火车或船舶穿过障碍。桥可以打横搭着谷河或者海峡两边，又或者起在地上升高，槛过下面的河或者路，让下面交通畅通无阻。 三分析
如果在安全的前提下，将原来的四个桥墩和三个拱形拉索变为三个桥墩和两个拱形拉索。不仅可以节约大量的材料，降低成本，而且有美观。 四总结 因此，材料力学是一门很有用的学科，能够处理各种各样复杂的问题。只要注意观察，生活中处处有材料力学的踪影。利用材料力学的知识对我们身边的事物进行分析并加以改进，对我们的生活和社会的发展能起到积极的促进作用。
关于制作pcb心得体会 制作PCB的心得体会 学习了一学期的PCB制版，我有很多的心得体会，在整个制版过程中，可以在Altium 之下进行，也可以在DXP XX 下进行，但两者之间要关联的文件，可在打工软件后，在菜单栏DXP---属性preferences---system—file type将文件类型与该软件进行关联，以后就可双击文件而利用这个Altium Designer 打开那个文件。常用的要关联的文件有工程文件project, 原理图文件sch，当然还有PCB文件。 先新建原理图，再新建PCB图。还要建个和。用来画库里找不到的元件，用来为该元件创建封装，再将这个封装给了里新建的元件，这样就可以了。若要新建第二个元件，则TOOL-New Component，然后画矩形，放管脚。放管脚Pin 时，Display name 要在矩形框内部，风络标识Designator 要在矩形框外部。还有在里画元件封装时一定要注意，将封装画在坐标的点，否则将原理图导入PCB后，拖动元件时，会产生鼠标指针跑到别的地方去的现象。原理图上的连线，可以用线直接连，也可以用net网络标识。在建好原理图之后，要先导出所需元件的清单，里面的模板Template要空着，file format先.xls，然后点Export就可以保存了。建好原理图后，要进行编译，Project---compile schdoc.,若没弹出message窗口，则需手动去右
下角system,，打开messages对话框，查看文件中的错误，对警告warnings 要进行检查，然后再导入PCB中。Design---updata PCB Document(第一个)，就可将原理图导入到PCB中。 一次性修改多个元件的某项属性，可以按shift一个一个的选，也可以选中一个后右键，find similar objects ,然后在PCB Inspector中进行统一修改即可。如果要改变放置的过孔的大小，则步骤为：Tool—属性Preference—PCB Editor—Default—选择过孔Via，再点Edit Value更改后OK即可。 PCB图是实际要制作的电路板。Q键是PCB中mm和mil 之间的转换。Ctrl+m是测量距离，P+V是放置过孔，Z+A是观看整图等常用操作。过孔是上下两层之间连接改线使用的，焊盘是用来焊接元件的。过孔大小Hole size==22mil , 直径Diameter==40mil较为好看且实用。 将所有器件布局好后。进行连线前，先要设置好线的粗细。比如12V电源线最好用30mil，信号线用12mil，需要线宽大约是到2mm等。线宽与电流是有对应关系的。 布线前，要先设置好要布的各种线的宽度，如VCC和GND 的线宽和信号NET的线宽。 —规则—Design Rout，选电气规则，将其线间距在右边窗口中设置为12mil，放入右边的窗口中，然后点应用;
金属断裂与失效分析（刘尚慈编） 第一章概述 失效：机械装备或机械零件丧失其规定功能的现象。 失效类型：表面损伤、断裂、变形、材质变化失效等。 第二章金属断裂失效分析的基本思路 §2—1 断裂失效分析的基本程序 一、现场调查 二、残骸分析 三、实验研究 （一）零件结构、制作工艺及受力状况的分析 （二）无损检测 （三）材质分析，包括成分、性能和微观组织结构分析 （四）断口分析 （五）断裂力学分析 以线弹性理学为基础，分析裂纹前沿附近的受力状态，以应力强度因子K作为应力场的主要参量。 K I＝ Yσ（πα）1/2 脆性断裂时，裂纹不发生失稳扩展的条件：K I＜K IC 对一定尺寸裂纹，其失稳的“临界应力”为：σc＝K IC / Y
（πα）1/2 应力不变，裂纹失稳的“临界裂纹尺寸”为：αc＝（K IC/Yσ）2/π 中低强度材料，当断裂前发生大范围屈服时，按弹塑性断裂力学提出的裂纹顶端张开位移[COD（δ）]作为材料的断裂韧性参量，当工作应力小于屈服极限时： δ＝（8σsα/πE）ln sec(πσ/2σs)不发生断裂的条件为：δ＜δC（临界张开位移） J积分判据：对一定材料在大范围屈服的情况下，裂纹尖端应力应变场强度由形变功差率J来描述。张开型裂纹不断裂的判据为： J＜J IC K IC——断裂韧性；K ISCC——应力腐蚀门槛值 （六）模拟试验 四、综合分析 分析报告的内涵：①失效零部件的描述；②失效零部件的服役条件；③失效前的使用记录；④零部件的制造及处理工艺；⑤零件的力学分析；⑥材料质量的评价；⑦失效的主要原因及其影响因素；⑧预防措施及改进建议等。
五、回访与促进建议的贯彻 §2—2 实效分析的基本思路 一、强度分析思路 二、断裂失效的统计分析 三、断裂失效分析的故障树技术 第三章金属的裂纹 §3—1 裂纹的形态与分类 裂纹：两侧凹凸不平，偶合自然。裂纹经变形后，局部磨钝是偶合特征不明显；在氧化或腐蚀环境下，裂缝的两侧耦合特征也可能降低。 发纹：钢中的夹杂物或带状偏析等在锻压或轧制过程中，沿锻轧方向延伸所形成的细小纹缕。发纹的两侧没有耦合特征，两侧及尾端常有较多夹杂物。 裂纹一般是以钢中的缺陷（发纹、划痕、折叠等）为源发展起来的。 一、按宏观形态分为： （1）网状裂纹（龟裂纹），属于表面裂纹。产生的原因，主要是材料表面的化学成分、金相组织、力学性能、应力状态等与
电路实验心得体会 电路实验，作为一门实实在在的实验学科，是电路知识的基础和依据。它可以帮助我们 进一步理解巩固电路学的知识，激发我们对电路的学习兴趣。在大一上学期将要结束之际， 我们进行了一系列的电路实验，从简单的戴维南定理到示波器的使用，再到回转路-----，一 共五个实验，通过这五个实验，我对电路实验有了更深刻的了解，体会到了电路的神奇与奥 妙。 不过说实话在做这次试验之前，我以为不会难做,就像以前做的实验一样，操作应该不会 很难，做完实验之后两下子就将实验报告写完，直到做完这次电路实验时，我才知道其实并 不容易做。它真的不像我想象中的那么简单，天真的以为自己把平时的理论课学好就可以很 顺利的完成实验，事实证明我错了，当我走上试验台，我意识到要想以优秀的成绩完成此次 所有的实验，难度很大，但我知道这个难度是与学到的知识成正比的，因此我想说，虽然我 在实验的过程中遇到了不少困难，但最后的成绩还是不错的，因为我毕竟在这次实验中学到 了许多在课堂上学不到的东西，终究使我在这次实验中受益匪浅。 下面我想谈谈我在所做的实验中的心得体会： 在基尔霍夫定律和叠加定理的验证实验中，进一步学习了基尔霍夫定律和叠加定理的应 用，根据所画原理图，连接好实际电路，测量出实验数据，经计算实验结果均在误差范围内， 说明该实验做的成功。我认为这两个实验的实验原理还是比较简单的，但实际操作起来并不 是很简单，至少我觉得那些行行色色的导线就足以把你绕花眼，所以我想说这个实验不仅仅 是对你所学知识掌握情况的考察，更是对你的耐心和眼力的一种考验。 在戴维南定理的验证实验中，了解到对于任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源 与一个电阻的串联来等效代替此电压源的电动势us等于这个有源二端网络的开路电压uoc ，其等效内阻ro等于该网络中所有独立源均置零时的等效电阻。这就是戴维南定理的具 体说明，我认为其实质也就是在阐述一个等效的概念，我想无论你是学习理论知识还是进行 实际操作，只要抓住这个中心，我想可能你所遇到的续都问题就可以迎刃而解。不过在做这 个实验，我想我们应该注意一下万用表的使用， 尽管它的操作很简单，但如果你马虎大意也是完全有可能出错的，是你整个的实验前功 尽弃！ 在接下来的常用电子仪器使用实验中，我们选择了对示波器的使用，我们通过了解示波 器的原理，初步学会了示波器的使用方法。在试验中我们观察到了在不同频率、不同振幅下 的各种波形，并且通过毫伏表得出了在不同情况下毫伏表的读数。 我们最后一个实验做的是一阶动态电路的研究，在这个实验中我们需要测定rl一阶电路 的零输入响应，零状态响应以及全响应，学习电路时间常数的测量方法。因为动态网络的过 渡过程是十分短暂的单次变化过程，如果我们选择用普通示波器过渡过程和测量有关的参数， 我们就必须是这种单次变化的过程重复出现。因此我们利用信号发生器输出的方波模拟阶跃 激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿 作为零输入响应的负阶跃激励信号。上述是在做此实验时应注意的，因为如果不使动态网络 的过渡过程单次变化重复出现，会使我们所测得的值及其不准确。同时当我们把一个电容和 一个电阻串联到电路中，观察示波器中所显示的波形，如果它是周期性变化的，而且近似于 镰刀形，说明对于这个一阶动态电路实验已经基本上掌握！ 总的来说，通过此次电路实验，我的收获真的是蛮大的，不只是学会了一些一起的使用， 如毫伏表，示波器等等，更重要的是在此次实验过程中，更好的培养了我们的具体实验的能 力。又因为在在实验过程中有许多实验现象，需要我们仔细的观察，并且分析现象的原因。 特别有时当实验现象与我们预计的结果不相符时，就更加的需要我们仔细的思考和分析了， 并且进行适当的调节。因此电路实验可以培养我们的观察能力、动手操做能力和独立思考能