Всичко се проваля в даден момент и електрониката не е изключение. Проектирането на системи, които предвиждат трите основни режима на повреда на електронни компоненти, спомага за укрепване на надеждността и обслужването на тези компоненти.
Режими на отказ
Има много причини, поради които компонентите се провалят. Някои повреди са бавни и грациозни, при които има време да се идентифицира компонентът и да се смени, преди той да се повреди и оборудването да не работи. Други откази са бързи, бурни и неочаквани, всички от които се тестват по време на тестването за сертифициране на продукта.
Неуспешни пакети на компоненти
Опаковката на компонент осигурява две основни функции: защитава компонента от околната среда и осигурява начин за свързване на компонента към веригата. Ако бариерата, предпазваща компонента от околната среда, се счупи, външни фактори като влажност и кислород ускоряват стареенето на компонента и причиняват по-бързата му повреда.
Механичната повреда на опаковката е резултат от няколко фактора, включително термичен стрес, химически почистващи препарати и ултравиолетова светлина. Тези причини могат да бъдат предотвратени чрез предвиждане на тези често срещани фактори и съответно коригиране на дизайна.
Механичните повреди са само една от причините за повреда на пакета. Вътре в опаковката производствените дефекти могат да доведат до късо съединение, наличие на химикали, които причиняват бързо стареене на полупроводника или опаковката, или пукнатини в уплътненията, които се разпространяват, докато частта преминава през термични цикли.
Повреди на спойката и контакта
Споените съединения осигуряват основното средство за контакт между компонент и верига и имат справедлив дял от повреди. Използването на грешен тип спойка с компонент или печатна платка може да доведе до електромиграция на елементите в заваръчния шев. Резултатът е крехки слоеве, наречени интерметални слоеве. Тези слоеве водят до счупени запоени съединения и често избягват ранното откриване.
Термичните цикли също са основна причина за повреда на спойката, особено ако степента на термично разширение на материалите - щифт на компонента, спойка, покритие на печатни платки и следи на печатни платки - са различни. Тъй като тези материали се нагряват и охлаждат, между тях се образува масивно механично напрежение, което може да прекъсне спойката, да повреди компонента или да разслои печатната платка.
Калаените мустаци на безоловни спойки също могат да бъдат проблем. Тенекиените мустаци израстват от безоловни спойки, които могат да преодоляват контактите или да се счупят и да причинят късо съединение.
Повреди на PCB
Печатните платки страдат от няколко често срещани източника на повреда, някои от които произтичат от производствения процес, а други от работната среда. По време на производството слоевете в печатна платка могат да бъдат неправилно подравнени, което води до късо съединение, отворени вериги и кръстосани сигнални линии. Освен това химикалите, използвани при ецването на печатни платки, може да не бъдат напълно премахнати и да създадат късо съединение, тъй като следите се изяждат.
Използването на грешно медно тегло или проблеми с покритието може да доведе до повишени топлинни напрежения, които скъсяват живота на печатната платка. Въпреки режимите на повреда при производството на печатна платка, повечето повреди не възникват по време на производството на печатна платка, а по-скоро при по-късна употреба.
Запояването и работната среда на PCB често води до различни повреди на PCB с течение на времето. Спояващият поток, използван за закрепване на компонентите към PCB, може да остане на повърхността на PCB, което ще разяде и корозира всеки метален контакт.
Флюсът за спояване не е единственият корозивен материал, който често намира пътя си към печатните платки, тъй като някои компоненти могат да изпускат течности, които могат да станат корозивни с течение на времето. Няколко почистващи препарата могат да имат същия ефект или да оставят проводящи остатъци, което причинява късо съединение на дъската.
Термичните цикли са друга причина за повреди на печатни платки, което може да доведе до разслояване на печатните платки и да играе роля в оставянето на металните влакна да растат между слоевете на печатни платки.
