Όλα αποτυγχάνουν κάποια στιγμή και τα ηλεκτρονικά δεν αποτελούν εξαίρεση. Ο σχεδιασμός συστημάτων που προβλέπουν τις τρεις κύριες καταστάσεις αστοχίας ηλεκτρονικών εξαρτημάτων συμβάλλει στην ενίσχυση της αξιοπιστίας και της δυνατότητας συντήρησης αυτών των στοιχείων.
Λειτουργίες αποτυχίας
Υπάρχουν πολλοί λόγοι για τους οποίους αποτυγχάνουν τα στοιχεία. Ορισμένες βλάβες είναι αργές και ευγενικές, όπου υπάρχει χρόνος για να αναγνωρίσετε το εξάρτημα και να το αντικαταστήσετε πριν χαλάσει και ο εξοπλισμός είναι εκτός λειτουργίας. Άλλες βλάβες είναι γρήγορες, βίαιες και απροσδόκητες, για όλες τις οποίες ελέγχονται κατά τη διάρκεια δοκιμών πιστοποίησης προϊόντων.
Αποτυχίες πακέτου στοιχείων
Το πακέτο ενός στοιχείου παρέχει δύο βασικές λειτουργίες: προστατεύει το εξάρτημα από το περιβάλλον και παρέχει έναν τρόπο σύνδεσης του στοιχείου στο κύκλωμα. Εάν σπάσει το φράγμα που προστατεύει το εξάρτημα από το περιβάλλον, εξωτερικοί παράγοντες όπως η υγρασία και το οξυγόνο επιταχύνουν τη γήρανση του εξαρτήματος και προκαλούν ταχύτερη αστοχία του.
Η μηχανική βλάβη της συσκευασίας οφείλεται σε διάφορους παράγοντες, όπως θερμική καταπόνηση, χημικά καθαριστικά και υπεριώδες φως. Αυτές οι αιτίες μπορούν να αποφευχθούν με την πρόβλεψη αυτών των κοινών παραγόντων και την προσαρμογή του σχεδιασμού ανάλογα.
Οι μηχανικές βλάβες είναι μόνο μία αιτία αστοχιών συσκευασίας. Μέσα στη συσκευασία, τα ελαττώματα στην κατασκευή μπορεί να οδηγήσουν σε σορτς, παρουσία χημικών ουσιών που προκαλούν ταχεία γήρανση του ημιαγωγού ή της συσκευασίας ή ρωγμές στις σφραγίδες που διαδίδονται καθώς το εξάρτημα περνάει από θερμικούς κύκλους.
Αστοχίες αρμών συγκόλλησης και επαφής
Οι αρμοί συγκόλλησης παρέχουν το κύριο μέσο επαφής μεταξύ ενός εξαρτήματος και ενός κυκλώματος και έχουν το μερίδιο αστοχιών τους. Η χρήση λανθασμένου τύπου συγκόλλησης με ένα εξάρτημα ή PCB μπορεί να οδηγήσει σε ηλεκτρομετανάστευση των στοιχείων στη συγκόλληση. Το αποτέλεσμα είναι εύθραυστα στρώματα που ονομάζονται διαμεταλλικά στρώματα. Αυτά τα στρώματα οδηγούν σε σπασμένες αρθρώσεις συγκόλλησης και συχνά διαφεύγουν την έγκαιρη ανίχνευση.
Οι θερμικοί κύκλοι είναι επίσης μια κύρια αιτία αστοχίας της άρθρωσης συγκόλλησης, ειδικά εάν οι ρυθμοί θερμικής διαστολής των υλικών-πείρο εξαρτημάτων, συγκόλληση, επίστρωση ίχνους PCB και ίχνος PCB- είναι διαφορετικοί. Καθώς αυτά τα υλικά θερμαίνονται και κρυώνουν, σχηματίζεται τεράστια μηχανική καταπόνηση μεταξύ τους, η οποία μπορεί να σπάσει τη σύνδεση συγκόλλησης, να καταστρέψει το εξάρτημα ή να αποκολλήσει το ίχνος PCB.
Τα μουστάκια από κασσίτερο σε συγκολλήσεις χωρίς μόλυβδο μπορεί επίσης να είναι πρόβλημα. Τα τσίγκινα μουστάκια αναπτύσσονται από συγκολλήσεις χωρίς μόλυβδο που μπορούν να γεφυρώσουν τις επαφές ή να σπάσουν και να προκαλέσουν σορτς.
Βλάβες PCB
Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων πάσχουν από πολλές κοινές πηγές αστοχίας, ορισμένες από τις οποίες προέρχονται από τη διαδικασία κατασκευής και άλλες από το περιβάλλον λειτουργίας. Κατά την κατασκευή, τα στρώματα σε μια πλακέτα PCB μπορεί να είναι εσφαλμένα ευθυγραμμισμένα, οδηγώντας σε βραχυκυκλώματα, ανοιχτά κυκλώματα και διασταυρούμενες γραμμές σήματος. Επίσης, οι χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται στη χάραξη πλακέτας PCB ενδέχεται να μην αφαιρεθούν εντελώς και να δημιουργήσουν σορτς καθώς τα ίχνη τρώγονται.
Η χρήση λανθασμένου βάρους χαλκού ή προβλημάτων επιμετάλλωσης μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένες θερμικές καταπονήσεις που μειώνουν τη διάρκεια ζωής του PCB. Παρά τους τρόπους αστοχίας στην κατασκευή ενός PCB, οι περισσότερες βλάβες δεν συμβαίνουν κατά την κατασκευή ενός PCB αλλά μάλλον σε μεταγενέστερη χρήση.
Το περιβάλλον συγκόλλησης και λειτουργίας ενός PCB συχνά οδηγεί σε μια ποικιλία αστοχιών PCB με την πάροδο του χρόνου. Η ροή συγκόλλησης που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση των εξαρτημάτων σε ένα PCB μπορεί να παραμείνει στην επιφάνεια ενός PCB, το οποίο θα φάει και θα διαβρώσει οποιαδήποτε μεταλλική επαφή.
Η ροή συγκόλλησης δεν είναι το μόνο διαβρωτικό υλικό που συχνά βρίσκει το δρόμο του στα PCB, καθώς ορισμένα εξαρτήματα ενδέχεται να διαρρεύσουν υγρά που μπορεί να γίνουν διαβρωτικά με την πάροδο του χρόνου. Πολλά καθαριστικά μπορούν να έχουν το ίδιο αποτέλεσμα ή να αφήσουν αγώγιμα υπολείμματα, τα οποία προκαλούν σορτς στη σανίδα.
Ο θερμικός κύκλος είναι μια άλλη αιτία αστοχιών PCB, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε αποκόλληση του PCB και να παίξει ρόλο στο να αφήσει τις μεταλλικές ίνες να αναπτυχθούν ανάμεσα στα στρώματα ενός PCB.
