Vse kdaj odpove in elektronika ni izjema. Oblikovanje sistemov, ki predvidevajo tri glavne načine odpovedi elektronskih komponent, pomaga okrepiti zanesljivost in uporabnost teh komponent.
Načini napak
Obstaja veliko razlogov, zakaj komponente ne uspejo. Nekatere okvare so počasne in elegantne, pri čemer je čas za identifikacijo komponente in njeno zamenjavo, preden odpove in oprema ne deluje. Druge okvare so hitre, nasilne in nepričakovane, vse pa se testirajo med certifikacijskim testiranjem izdelka.
Napake paketa komponent
Paket komponente zagotavlja dve glavni funkciji: ščiti komponento pred okoljem in zagotavlja način, da se komponenta poveže z vezjem. Če pregrada, ki ščiti komponento pred okoljem, poči, zunanji dejavniki, kot sta vlaga in kisik, pospešijo staranje komponente in povzročijo njeno hitrejšo odpoved.
Mehanska okvara paketa je posledica več dejavnikov, vključno s toplotno obremenitvijo, kemičnimi čistili in ultravijolično svetlobo. Te vzroke je mogoče preprečiti s predvidevanjem teh skupnih dejavnikov in ustrezno prilagoditvijo zasnove.
Mehanske okvare so le eden od vzrokov za okvare paketov. Napake v izdelavi znotraj embalaže lahko povzročijo kratke stike, prisotnost kemikalij, ki povzročijo hitro staranje polprevodnika ali embalaže, ali razpoke v tesnilih, ki se širijo, ko gre del skozi termične cikle.
Opake spajkalnega spoja in kontakta
Spajkalni spoji zagotavljajo primarno sredstvo za stik med komponento in vezjem in imajo pošten delež okvar. Uporaba napačne vrste spajke s komponento ali tiskanim vezjem lahko povzroči elektromigracijo elementov v zvaru. Rezultat so krhke plasti, imenovane intermetalne plasti. Te plasti vodijo do zlomljenih spajkalnih spojev in se pogosto izmikajo zgodnjemu odkrivanju.
Termični cikli so tudi glavni vzrok za okvaro spajkalnega spoja, še posebej, če so stopnje toplotnega raztezanja materialov – zatiča komponent, spajke, prevleke PCB in sledi PCB – različne. Ko se ti materiali segrejejo in ohlajajo, med njimi nastane ogromna mehanska napetost, ki lahko prekine spajkalno povezavo, poškoduje komponento ali razsloji sled PCB.
Težava so lahko tudi kositrni brki na spajkah, ki ne vsebujejo svinca. Kositrne brke rastejo iz nesvinčenih spajkalnih spojev, ki lahko premostijo kontakte ali se odlomijo in povzročijo kratke stike.
Okvare PCB
Tiskana vezja trpijo zaradi več običajnih virov okvar, nekateri izhajajo iz proizvodnega procesa, nekateri pa iz okolja delovanja. Med proizvodnjo so lahko plasti v plošči PCB neporavnane, kar vodi do kratkih stikov, odprtih tokokrogov in prekrižanih signalnih linij. Poleg tega kemikalije, ki se uporabljajo pri jedkanju PCB plošč, morda ne bodo popolnoma odstranjene in povzročijo kratke stike, saj se sledi razjedejo.
Uporaba napačne teže bakra ali težave s prevleko lahko povzročijo povečane toplotne obremenitve, ki skrajšajo življenjsko dobo tiskanega vezja. Kljub načinom okvar pri izdelavi tiskanega vezja se večina napak ne pojavi med izdelavo tiskanega vezja, temveč pri kasnejši uporabi.
Okolje spajkanja in delovanja tiskanega vezja sčasoma pogosto vodi do različnih okvar tiskanega vezja. Spajkalni tok, ki se uporablja za pritrjevanje komponent na tiskano vezje, lahko ostane na površini tiskanega vezja, kar razjeda in razjeda vsak kovinski stik.
Spajkalni tok ni edini jedki material, ki se pogosto znajde na PCB-jih, saj lahko nekatere komponente puščajo tekočine, ki lahko sčasoma postanejo jedke. Več čistilnih sredstev ima lahko enak učinek ali pusti prevodne ostanke, ki povzročijo kratke stike na plošči.
Toplotno kroženje je še en vzrok za okvare tiskanega vezja, kar lahko povzroči razslojevanje tiskanega vezja in igra vlogo pri prepuščanju rasti kovinskih vlaken med plastmi tiskanega vezja.
