U jednom trenutku sve pokvari, a elektronika nije izuzetak. Dizajniranje sistema koji predviđaju tri primarna načina kvara elektronskih komponenti pomaže u jačanju pouzdanosti i upotrebljivosti tih komponenti.
Failure Modes
Postoje brojni razlozi zašto komponente otkazuju. Neki kvarovi su spori i graciozni, gdje postoji vrijeme za identifikaciju komponente i zamjenu prije nego što otkaže, a oprema nestane. Ostali kvarovi su brzi, nasilni i neočekivani, a svi se testiraju tokom testiranja za sertifikaciju proizvoda.
Component Package Failures
Paket komponente pruža dvije osnovne funkcije: štiti komponentu od okoline i obezbjeđuje način da se komponenta poveže na kolo. Ako se barijera koja štiti komponentu od okoline pukne, vanjski faktori kao što su vlaga i kisik ubrzavaju starenje komponente i uzrokuju brži kvar.
Mehanički kvar paketa rezultat je nekoliko faktora, uključujući termički stres, hemijska sredstva za čišćenje i ultraljubičasto svjetlo. Ovi uzroci se mogu spriječiti predviđanjem ovih uobičajenih faktora i prilagođavanjem dizajna u skladu s tim.
Mehanički kvarovi su samo jedan od uzroka kvarova paketa. Unutar pakovanja, nedostaci u proizvodnji mogu dovesti do kratkih spojeva, prisustva hemikalija koje uzrokuju brzo starenje poluprovodnika ili pakovanja, ili pukotina u zaptivkama koje se šire kako deo prolazi kroz termičke cikluse.
Neispravnosti lemnog spoja i kontakta
Spojevi za lemljenje obezbeđuju primarni način kontakta između komponente i kola i imaju svoj priličan deo kvarova. Upotreba pogrešnog tipa lema sa komponentom ili PCB-om može dovesti do elektromigracije elemenata u zavaru. Rezultat su krhki slojevi koji se nazivaju intermetalni slojevi. Ovi slojevi dovode do slomljenih lemnih spojeva i često izmiču ranom otkrivanju.
Termički ciklusi su takođe glavni uzrok kvara lemnog spoja, posebno ako su stope termičkog širenja materijala – pina, lema, premaza PCB-a i tragova PCB-a – različite. Kako se ovi materijali zagrijavaju i hlade, između njih se stvara ogromno mehaničko naprezanje, koje može prekinuti vezu za lemljenje, oštetiti komponentu ili odložiti trag PCB-a.
Limeni brkovi na bezolovnim lemovima također mogu predstavljati problem. Limeni brkovi izrastaju iz lemnih spojeva bez olova koji mogu premostiti kontakte ili se prekinuti i uzrokovati kratke spojeve.
PCB Failures
Štampane ploče trpe nekoliko uobičajenih izvora kvarova, neki proizlaze iz procesa proizvodnje, a neki iz radnog okruženja. Tokom proizvodnje, slojevi u PCB ploči mogu biti neusklađeni, što dovodi do kratkih spojeva, otvorenih kola i ukrštenih signalnih linija. Takođe, hemikalije koje se koriste u graviranju PCB ploča možda neće biti u potpunosti uklonjene i stvoriti kratke hlače jer se tragovi izgrizu.
Korišćenje pogrešne težine bakra ili problemi sa oplatom mogu dovesti do povećanog toplotnog naprezanja koji skraćuje život PCB-a. Uprkos načinima kvarova u proizvodnji PCB-a, većina kvarova se ne dešava tokom proizvodnje PCB-a, već u kasnijoj upotrebi.
Lemljenje i radno okruženje PCB-a često dovodi do raznih kvarova PCB-a tokom vremena. Lemni fluks koji se koristi za pričvršćivanje komponenti na PCB može ostati na površini PCB-a, koji će izjedati i korodirati svaki metalni kontakt.
Fluks za lemljenje nije jedini korozivni materijal koji često pronalazi put do PCB-a jer neke komponente mogu propuštati tečnosti koje mogu postati korozivne tokom vremena. Nekoliko sredstava za čišćenje može imati isti učinak ili ostaviti provodljive ostatke, što uzrokuje kratke spojeve na ploči.
Termički ciklus je još jedan uzrok kvarova PCB-a, koji može dovesti do raslojavanja PCB-a i igrati ulogu u omogućavanju rasta metalnih vlakana između slojeva PCB-a.
