Allt misslyckas någon gång, och elektronik är inget undantag. Att designa system som förutser de tre primära fellägena för elektroniska komponenter bidrar till att stärka tillförlitligheten och servicebarheten för dessa komponenter.
Feillägen
Det finns många anledningar till att komponenter misslyckas. Vissa fel är långsamma och graciösa, där det finns tid att identifiera komponenten och byta ut den innan den går sönder och utrustningen är nere. Andra fel är snabba, våldsamma och oväntade, som alla testas för under produktcertifieringstestning.
Komponentpaketfel
Komponentpaketet har två kärnfunktioner: det skyddar komponenten från omgivningen och tillhandahåller ett sätt för komponenten att ansluta till kretsen. Om barriären som skyddar komponenten från omgivningen går sönder, accelererar yttre faktorer som fukt och syre komponentens åldrande och gör att den misslyckas snabbare.
Mekaniskt fel i förpackningen beror på flera faktorer, inklusive termisk stress, kemiska rengöringsmedel och ultraviolett ljus. Dessa orsaker kan förebyggas genom att förutse dessa vanliga faktorer och anpassa designen därefter.
Mekaniska fel är bara en orsak till paketfel. Inuti förpackningen kan tillverkningsdefekter leda till kortslutningar, förekomst av kemikalier som orsakar snabb åldring av halvledaren eller förpackningen, eller sprickor i tätningar som fortplantar sig när delen går igenom termiska cykler.
Lodfog och kontaktfel
Llödskarvar utgör det primära sättet för kontakt mellan en komponent och en krets och har sin beskärda del av fel. Att använda fel typ av lod med en komponent eller PCB kan leda till elektromigrering av elementen i svetsen. Resultatet är spröda lager som kallas intermetalliska lager. Dessa lager leder till trasiga lödfogar och undviker ofta tidig upptäckt.
Termiska cykler är också den främsta orsaken till lödfogsfel, särskilt om de termiska expansionshastigheterna för materialkomponentstift, lod, PCB-spårbeläggning och PCB-spår är olika. När dessa material värms upp och svalnar, bildas massiva mekaniska påfrestningar mellan dem, vilket kan bryta lödanslutningen, skada komponenten eller delaminera PCB-spåret.
Tin morrhår på blyfria lödningar kan också vara ett problem. Tenn morrhår växer fram ur blyfria lödfogar som kan överbrygga kontakter eller gå av och orsaka kortslutningar.
PCB-fel
Tryckta kretskort lider av flera vanliga felkällor, en del härrör från tillverkningsprocessen och en del från operativ miljö. Under tillverkningen kan lagren i ett PCB-kort vara felinriktade, vilket leder till kortslutningar, öppna kretsar och korsade signallinjer. Kemikalierna som används vid etsning av PCB-skivor kanske inte helt tas bort och skapar kortslutningar när spår äts bort.
Användning av fel kopparvikt eller pläteringsproblem kan leda till ökade termiska spänningar som förkortar kretskortets livslängd. Trots fellägen vid tillverkningen av ett kretskort inträffar de flesta fel inte under tillverkningen av ett kretskort utan snarare vid senare användning.
Llödnings- och driftsmiljön för ett PCB leder ofta till en mängd olika PCB-fel över tiden. Lödflussmedlet som används för att fästa komponenterna på ett kretskort kan finnas kvar på ytan av ett kretskort, vilket kommer att äta bort och korrodera all metallkontakt.
Llödmedel är inte det enda frätande materialet som ofta hittar vägen till PCB eftersom vissa komponenter kan läcka vätskor som kan bli frätande med tiden. Flera rengöringsmedel kan ha samma effekt eller lämna en ledande rest, vilket orsakar kortslutningar på skivan.
Termisk cykling är en annan orsak till PCB-fel, vilket kan leda till delaminering av PCB och spela en roll för att låta metallfibrer växa in mellan lagren i ett PCB.
