Τα πάντα αποτυγχάνουν σε κάποιο σημείο και τα ηλεκτρονικά δεν αποτελούν εξαίρεση. Η γνώση αυτών των τριών μεγάλων τρόπων αστοχίας μπορεί να βοηθήσει τους σχεδιαστές να δημιουργήσουν πιο στιβαρά σχέδια και ακόμη και να σχεδιάσουν τις αναμενόμενες αποτυχίες.
Τρόποι αποτυχίας
Υπάρχουν πολλοί λόγοι για τους οποίους τα συστατικά αποτυγχάνουν . Ορισμένες αποτυχίες είναι αργές και χαριτωμένες όταν υπάρχει χρόνος για να αναγνωριστεί το εξάρτημα και να αντικατασταθεί πριν αποτύχει τελείως και ο εξοπλισμός παραμένει εκτός λειτουργίας. Άλλες αποτυχίες είναι γρήγορες, βίαιες και απροσδόκητες, όλες οι οποίες δοκιμάζονται κατά τη διάρκεια των δοκιμών πιστοποίησης προϊόντων.
Παράλειψη πακέτου στοιχείων
Η συσκευασία ενός εξαρτήματος παρέχει δύο βασικές λειτουργίες, προστατεύοντας το στοιχείο από το περιβάλλον και παρέχοντας έναν τρόπο για την σύνδεση του εξαρτήματος στο κύκλωμα. Αν το φράγμα που προστατεύει το συστατικό από το περιβάλλον σπάσει, εξωτερικοί παράγοντες όπως η υγρασία και το οξυγόνο μπορούν να επιταχύνουν τη γήρανση του εξαρτήματος και να τον προκαλέσουν να αποτύχει πολύ πιο γρήγορα. Η μηχανική βλάβη της συσκευασίας μπορεί να προκληθεί από διάφορους παράγοντες, όπως η θερμική καταπόνηση, τα χημικά καθαριστικά και το υπεριώδες φως. Όλα αυτά τα αίτια μπορούν να προληφθούν με την πρόβλεψη αυτών των κοινών παραγόντων και την προσαρμογή του σχεδιασμού σύμφωνα. Οι μηχανικές βλάβες είναι μόνο μια αιτία των βλαβών της συσκευασίας. Μέσα στη συσκευασία, τα ελαττώματα στην κατασκευή μπορούν να οδηγήσουν σε σορτς, την παρουσία χημικών που προκαλούν ταχεία γήρανση του ημιαγωγού ή της συσκευασίας ή ρωγμές στις σφραγίσεις που διαδίδονται καθώς το μέρος τίθεται σε θερμικούς κύκλους.
Αποτυχίες σύνδεσης κόλλας και επαφής
Οι σύνδεσμοι συγκόλλησης παρέχουν το κύριο μέσο επαφής μεταξύ ενός εξαρτήματος και ενός κυκλώματος και έχουν δίκαιη αναλογία αποτυχιών. Η χρήση ενός λανθασμένου τύπου κόλλησης με ένα εξάρτημα ή PCB μπορεί να οδηγήσει σε ηλεκτρομεταφορά των στοιχείων της συγκόλλησης που σχηματίζουν εύθραυστα στρώματα που ονομάζονται διαμεταλλικά στρώματα. Αυτά τα στρώματα οδηγούν σε σπασμένα αρμούς συγκόλλησης και συχνά αποφεύγουν την έγκαιρη ανίχνευση. Οι θερμικοί κύκλοι είναι επίσης μια πρωταρχική αιτία της αποτυχίας του συγκολλητικού συνδέσμου, ειδικά εάν οι ρυθμοί θερμικής διαστολής των υλικών (καρφίτσα εξαρτήματος, συγκόλληση, επικάλυψη ιχνοστοιχείων PCB και ίχνος PCB) είναι διαφορετικοί. Καθώς όλα αυτά τα υλικά ζεσταίνονται και ψύχονται, μπορεί να σχηματιστεί τεράστια μηχανική καταπόνηση μεταξύ τους η οποία μπορεί να σπάσει τη φυσική σύνδεση συγκόλλησης, να βλάψει το εξάρτημα ή να αποφλοιώσει το ίχνος των PCB. Τα κασσίτερου μουστάκια σε συγκολλητικά χωρίς μόλυβδο μπορεί επίσης να είναι ένα πρόβλημα. Τα μουστάκια από κασσίτερο εξέρχονται από αρμούς συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο που μπορούν να γεφυρωθούν επαφές ή να σπάσουν και να προκαλέσουν σορτς.
Αποτυχίες PCB
Οι πίνακες PCB έχουν αρκετές κοινές πηγές αποτυχίας, μερικές από τις οποίες προέρχονται από τη διαδικασία παραγωγής και άλλες από το λειτουργικό περιβάλλον. Κατά τη διάρκεια της κατασκευής, τα στρώματα σε μια πλακέτα PCB μπορεί να είναι κακώς ευθυγραμμισμένα, οδηγώντας σε βραχυκύκλωμα, ανοικτά κυκλώματα και διασταυρωμένες γραμμές σήματος. Επίσης, τα χημικά που χρησιμοποιούνται στη χάραξη χαρτονιού PCB μπορεί να μην αφαιρεθούν πλήρως και να δημιουργήσουν σορτς καθώς τα ίχνη τρώγονται μακριά. Η χρήση λάθος βάρος χαλκού ή θέματα επίστρωσης μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένες θερμικές καταπονήσεις που θα συντομεύσει τη ζωή του PCB. Με όλους τους τρόπους αστοχίας κατά την κατασκευή ενός PCB, οι περισσότερες αποτυχίες δεν συμβαίνουν κατά την κατασκευή ενός PCB.
Το περιβάλλον συγκόλλησης και λειτουργίας ενός PCB συχνά οδηγεί σε διάφορες αστοχίες PCB με την πάροδο του χρόνου. Η ροή συγκόλλησης που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση όλων των εξαρτημάτων σε ένα PCB μπορεί να παραμείνει στην επιφάνεια ενός PCB που θα φάνε μακριά και θα διαβρώσει οποιοδήποτε μέταλλο έρχεται σε επαφή με. Η ροή συγκόλλησης δεν είναι το μόνο διαβρωτικό υλικό που συχνά βρίσκει το δρόμο για τα PCB, καθώς ορισμένα συστατικά μπορεί να διαρρεύσουν υγρά που μπορούν να διαβρωθούν με την πάροδο του χρόνου και αρκετοί καθαριστικοί παράγοντες μπορούν να έχουν το ίδιο αποτέλεσμα ή να αφήσουν ένα αγώγιμο υπόλειμμα που προκαλεί σορτς στο χαρτόνι. Ο θερμικός κύκλος είναι μια άλλη αιτία αστοχιών PCB που μπορεί να οδηγήσει σε αποκόλληση των PCB και να διαδραματίσει κάποιο ρόλο στην άνοδο των μεταλλικών ινών ανάμεσα στα στρώματα ενός PCB.