Sve kad-tad zakaže, a elektronika nije iznimka. Dizajniranje sustava koji predviđaju tri primarna načina kvara elektroničkih komponenti pomaže u jačanju pouzdanosti i mogućnosti servisiranja tih komponenti.
Načini neuspjeha
Postoje brojni razlozi zašto komponente ne rade. Neki kvarovi su spori i graciozni, gdje ima vremena identificirati komponentu i zamijeniti je prije nego otkaže, a oprema ne radi. Ostali kvarovi su brzi, nasilni i neočekivani, a svi se testiraju tijekom testiranja certifikacije proizvoda.
Kvarovi paketa komponenti
Paket komponente pruža dvije osnovne funkcije: štiti komponentu od okoline i pruža način da se komponenta poveže sa strujnim krugom. Ako barijera koja štiti komponentu od okoline pukne, vanjski čimbenici poput vlage i kisika ubrzavaju starenje komponente i uzrokuju njezin brži kvar.
Mehanički kvar pakiranja rezultat je nekoliko čimbenika, uključujući toplinski stres, kemijska sredstva za čišćenje i ultraljubičasto svjetlo. Ovi se uzroci mogu spriječiti predviđanjem ovih uobičajenih čimbenika i prilagođavanjem dizajna u skladu s tim.
Mehanički kvarovi samo su jedan od uzroka kvarova paketa. Unutar pakiranja, nedostaci u proizvodnji mogu dovesti do kratkih spojeva, prisutnosti kemikalija koje uzrokuju brzo starenje poluvodiča ili pakiranja ili pukotina u brtvama koje se šire dok dio prolazi kroz toplinske cikluse.
Kvarovi lemljenja i kontakta
Lemljeni spojevi predstavljaju primarni način kontakta između komponente i strujnog kruga i imaju dobar udio kvarova. Korištenje pogrešne vrste lema s komponentom ili PCB-om može dovesti do elektromigracije elemenata u zavaru. Rezultat su krti slojevi koji se nazivaju intermetalni slojevi. Ovi slojevi dovode do pucanja lemljenih spojeva i često izmiču ranom otkrivanju.
Termički ciklusi također su glavni uzrok kvara lemljenih spojeva, osobito ako su stope toplinskog širenja materijala - igle komponente, lema, sloja PCB traga i traga PCB-a - različite. Kako se ovi materijali zagrijavaju i hlade, između njih nastaje ogromna mehanička napetost, koja može prekinuti vezu za lemljenje, oštetiti komponentu ili odlojiti PCB trag.
Kositreni brkovi na lemovima bez olova također mogu biti problem. Limeni brkovi rastu iz bezolovnih lemljenih spojeva koji mogu premostiti kontakte ili se odlomiti i uzrokovati kratke spojeve.
Kvarovi PCB-a
Tiskane ploče pate od nekoliko uobičajenih izvora kvarova, od kojih neki proizlaze iz procesa proizvodnje, a neki iz radnog okruženja. Tijekom proizvodnje, slojevi u PCB ploči mogu biti pogrešno poravnati, što dovodi do kratkih spojeva, prekida strujnih krugova i križanja signalnih linija. Također, kemikalije koje se koriste u graviranju PCB ploča možda se neće u potpunosti ukloniti i stvoriti kratke spojeve jer se tragovi izjedaju.
Korištenje pogrešne težine bakra ili problemi s oplatom mogu dovesti do povećanih toplinskih naprezanja koja skraćuju vijek trajanja PCB-a. Unatoč načinima kvarova u proizvodnji PCB-a, većina kvarova ne događa se tijekom proizvodnje PCB-a, već u kasnijoj upotrebi.
Okruženje lemljenja i rada PCB-a često dovodi do raznih kvarova PCB-a tijekom vremena. Topilo za lemljenje koje se koristi za pričvršćivanje komponenti na PCB može ostati na površini PCB-a, što će izjesti i nagrizati svaki metalni kontakt.
Fluks za lemljenje nije jedini korozivni materijal koji se često nalazi na PCB-u jer neke komponente mogu ispuštati tekućine koje s vremenom mogu postati korozivne. Nekoliko sredstava za čišćenje može imati isti učinak ili ostaviti vodljivi talog, što uzrokuje kratke spojeve na ploči.
Termički ciklusi još su jedan uzrok kvarova PCB-a, što može dovesti do raslojavanja PCB-a i igrati ulogu u dopuštanju rasta metalnih vlakana između slojeva PCB-a.
