ثلاثة أنماط فشل رئيسية للإلكترونيات

كل شيء يفشل في مرحلة ما ، والإلكترونيات ليست استثناء. يساعد تصميم الأنظمة التي تتوقع أنماط فشل المكونات الإلكترونية الأساسية الثلاثة على تعزيز موثوقية هذه المكونات وقابليتها للخدمة.

أوضاع الفشل

هناك أسباب عديدة لماذا المكونات تفشل. بعض حالات الفشل بطيئة ورشيقة ، حيث يوجد وقت لتحديد المكون واستبداله قبل أن يفشل ، وتكون المعدات معطلة. تكون حالات الفشل الأخرى سريعة وعنيفة وغير متوقعة ، ويتم اختبارها جميعًا أثناء اختبار شهادة المنتج.

فشل حزمة المكون

توفر حزمة المكون وظيفتين أساسيتين: فهي تحمي المكون من البيئة وتوفر طريقة للمكون للاتصال بالدائرة. إذا انكسر الحاجز الذي يحمي المكون من البيئة ، فإن العوامل الخارجية مثل الرطوبة والأكسجين تعمل على تسريع شيخوخة المكون وتتسبب في تعطله بشكل أسرع.

ينتج الفشل الميكانيكي للحزمة عن عدة عوامل ، بما في ذلك الإجهاد الحراري والمنظفات الكيميائية والأشعة فوق البنفسجية. يمكن منع هذه الأسباب من خلال توقع هذه العوامل المشتركة وتعديل التصميم وفقًا لذلك.

الأعطال الميكانيكية هي سبب واحد فقط لفشل الحزمة. داخل العبوة ، يمكن أن تؤدي العيوب في التصنيع إلى حدوث قصور ، ووجود مواد كيميائية سريعة تقادم أشباه الموصلات أو العبوة ، أو تشققات في السدادات التي تنتشر عندما يمر الجزء بالحرارة دورات.

اللحام المشترك وفشل الاتصال

توفر وصلات اللحام الوسائل الأساسية للاتصال بين المكون والدائرة ولها نصيبها العادل من الإخفاقات. استخدام نوع خاطئ من اللحام مع مكون أو ثنائي الفينيل متعدد الكلور يمكن أن يؤدي إلى الهجرة الكهربائية للعناصر في اللحام. والنتيجة هي طبقات هشة تسمى الطبقات البينية. تؤدي هذه الطبقات إلى كسر مفاصل اللحام وغالبًا ما تستعصي على الاكتشاف المبكر.

الدورات الحرارية هي أيضًا سبب رئيسي لفشل مفصل اللحام ، خاصة إذا كانت معدلات التمدد الحراري للمواد - دبوس المكون ، اللحام ، طلاء التتبع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، تتبع ثنائي الفينيل متعدد الكلور - مختلفة. مع تسخين هذه المواد وتبريدها ، يتشكل ضغط ميكانيكي هائل فيما بينها ، والذي يمكن أن يقطع اتصال اللحام ، أو يتلف المكون ، أو يفك أثر ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

يمكن أن تكون شعيرات القصدير على الجنود الخاليين من الرصاص مشكلة أيضًا. تنمو شعيرات القصدير من مفاصل اللحام الخالية من الرصاص والتي يمكنها سد التلامس أو الانقطاع والتسبب في حدوث قصور.

فشل PCB

تعاني لوحات الدوائر المطبوعة من عدة مصادر شائعة للفشل ، بعضها ناتج عن عملية التصنيع والبعض الآخر من بيئة التشغيل. أثناء التصنيع ، قد تكون الطبقات في لوحة PCB غير محاذاة ، مما يؤدي إلى قصر الدوائر والدوائر المفتوحة وخطوط الإشارة المتقاطعة. أيضًا ، قد لا تتم إزالة المواد الكيميائية المستخدمة في حفر لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور تمامًا وإنشاء قصور حيث يتم التخلص من الآثار.

يمكن أن يؤدي استخدام الوزن الخاطئ للنحاس أو مشكلات الطلاء إلى زيادة الضغوط الحرارية التي تقصر من عمر ثنائي الفينيل متعدد الكلور. على الرغم من حالات الفشل في تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فإن معظم حالات الفشل لا تحدث أثناء تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور بل تحدث في وقت لاحق.

غالبًا ما تؤدي بيئة اللحام والتشغيل الخاصة بثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى مجموعة متنوعة من حالات فشل ثنائي الفينيل متعدد الكلور بمرور الوقت. ال تدفق اللحام المستخدمة في إرفاق المكونات بثنائي الفينيل متعدد الكلور قد تظل على سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، مما يؤدي إلى تآكل أي تلامس معادن وتآكله.

إن تدفق اللحام ليس المادة المسببة للتآكل الوحيدة التي غالبًا ما تجد طريقها إلى مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور لأن بعض المكونات قد تتسرب من السوائل التي يمكن أن تصبح أكالة بمرور الوقت. يمكن أن يكون للعديد من عوامل التنظيف نفس التأثير أو تترك بقايا موصلة ، مما يسبب قصورًا قصيرًا على السبورة.

يعد التدوير الحراري سببًا آخر لفشل ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، والذي يمكن أن يؤدي إلى تفريغ ثنائي الفينيل متعدد الكلور ويلعب دورًا في السماح للألياف المعدنية بالنمو بين طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.