Totul eșuează la un moment dat, iar electronicele nu fac excepție. Proiectarea sistemelor care anticipează cele trei moduri de defectare a componentelor electronice primare ajută la consolidarea fiabilității și a funcționalității acestor componente.
Moduri de eșec
Există numeroase motive pentru care componentele eșuează. Unele defecțiuni sunt lente și grațioase, unde există timp pentru a identifica componenta și a o înlocui înainte ca aceasta să se defecteze, iar echipamentul este defect. Alte defecțiuni sunt rapide, violente și neașteptate, toate fiind testate în timpul testării de certificare a produsului.
Eșecuri pachet de componente
Pachetul unei componente oferă două funcții de bază: protejează componenta de mediu și oferă o modalitate prin care componenta se conectează la circuit. Dacă bariera care protejează componenta de mediul înconjurător se rupe, factorii externi, cum ar fi umiditatea și oxigenul, accelerează îmbătrânirea componentei și determină defectarea mai rapidă.
Defecțiunea mecanică a pachetului este rezultatul mai multor factori, inclusiv stresul termic, agenți de curățare chimici și lumina ultravioletă. Aceste cauze pot fi prevenite anticipând acești factori comuni și ajustând designul în consecință.
Defecțiunile mecanice sunt doar una dintre cauzele defecțiunilor pachetului. În interiorul pachetului, defectele de fabricație pot duce la scurtcircuitare, prezența unor substanțe chimice care provoacă îmbătrânirea rapidă a semiconductorului sau a pachetului sau fisuri în garnituri care se propagă pe măsură ce piesa trece prin cicluri termice.
Eșecuri de îmbinare și contact de lipire
Rosurile de lipire furnizează mijlocul principal de contact între o componentă și un circuit și au o parte echitabilă de defecțiuni. Folosirea unui tip greșit de lipit cu o componentă sau PCB poate duce la electromigrarea elementelor din sudură. Rezultatul sunt straturi fragile numite straturi intermetalice. Aceste straturi duc la ruperea îmbinărilor de lipire și deseori eludă detectarea timpurie.
Ciclurile termice sunt, de asemenea, o cauză principală a eșecului îmbinării de lipit, mai ales dacă ratele de dilatare termică ale materialelor - pinul componentei, lipirea, acoperirea cu urme PCB și urmele PCB - sunt diferite. Pe măsură ce aceste materiale se încălzesc și se răcesc, între ele se formează o presiune mecanică masivă, care poate rupe conexiunea de lipit, poate deteriora componenta sau poate delamina urma PCB.
Mustații de staniu pe lipituri fără plumb pot fi, de asemenea, o problemă. Mustatile de cositor cresc din îmbinările de lipire fără plumb care pot pune contactele sau se pot rupe și pot cauza scurtcircuit.
Eșecuri PCB
Plăcile cu circuite imprimate suferă mai multe surse comune de defecțiuni, unele provenind din procesul de fabricație, iar altele din mediul de operare. În timpul producției, straturile dintr-o placă PCB pot fi aliniate greșit, ceea ce duce la scurtcircuite, circuite deschise și linii de semnal încrucișate. De asemenea, este posibil ca substanțele chimice utilizate în gravarea plăcilor PCB să nu fie înlăturate în întregime și să creeze scurte, deoarece urmele sunt consumate.
Folosirea greșită a greutății de cupru sau a problemelor de placare poate duce la tensiuni termice crescute care scurtează durata de viață a PCB-ului. În ciuda modurilor de defecțiune în fabricarea unui PCB, majoritatea defecțiunilor nu apar în timpul fabricării unui PCB, ci mai degrabă în utilizarea ulterioară.
Mediul de lipit și operațional al unui PCB duce adesea la o varietate de defecțiuni ale PCB-ului în timp. Fluxul de lipit folosit pentru atașarea componentelor la un PCB poate rămâne pe suprafața unui PCB, care va consuma și corodează orice contact metalic.
Fluxul de lipire nu este singurul material corosiv care ajunge adesea la PCB-uri, deoarece unele componente pot scurge fluide care pot deveni corozive în timp. Mai mulți agenți de curățare pot avea același efect sau pot lăsa un reziduu conductiv, care provoacă scurtcircuitare pe placă.
Ciclul termic este o altă cauză a defecțiunilor PCB-ului, care poate duce la delaminarea PCB-ului și poate juca un rol în a lăsa fibrele metalice să crească între straturile unui PCB.
