Три основни режима на повреда на електрониката

Всичко се проваля в даден момент и електрониката не е изключение. Проектирането на системи, които предвиждат трите основни режима на повреда на електронните компоненти, помага да се засили надеждността и изправността на тези компоненти.

Режими на отказ

Има много причини защо компоненти се провалят. Някои повреди са бавни и изящни, при които има време да се идентифицира компонентът и да се смени, преди да се повреди и оборудването не работи. Други повреди са бързи, насилствени и неочаквани, като всички те се тестват по време на тестване за сертифициране на продукта.

Неизправности в пакета на компонентите

Пакетът от компонент осигурява две основни функции: той защитава компонента от околната среда и осигурява начин за свързване на компонента към веригата. Ако бариерата, предпазваща компонента от околната среда, се счупи, външни фактори като влажност и кислород ускоряват стареенето на компонента и го карат да се повреди по-бързо.

Механичната повреда на опаковката е резултат от няколко фактора, включително термичен стрес, химически почистващи препарати и ултравиолетова светлина. Тези причини могат да бъдат предотвратени чрез предвиждане на тези общи фактори и съответно коригиране на дизайна.

Механичните повреди са само една от причините за повреда на опаковката. Вътре в опаковката дефектите в производството могат да доведат до шорти, наличието на химикали, които причиняват бързо стареене на полупроводника или опаковката, или пукнатини в уплътненията, които се разпространяват, когато частта преминава през термична цикли.

Повреда на спойка и контакт

Спойките осигуряват основното средство за контакт между компонент и верига и имат справедлив дял от повреди. Използване на грешен тип спойка с компонент или печатни платки може да доведе до електромиграция на елементите в заваръчния шев. Резултатът е крехки слоеве, наречени интерметални слоеве. Тези слоеве водят до счупени спойки и често избягват ранно откриване.

Термичните цикли също са основна причина за повреда на спойката, особено ако степента на термично разширение на материалите – щифт на компонента, спойка, покритие на печатни платки и следи на печатни платки – са различни. Тъй като тези материали се нагряват и охлаждат, между тях се образува масивно механично напрежение, което може да счупи спойката, да повреди компонента или да разслои следата на печатната платка.

Калаени мустаци върху безоловни спойки също могат да бъдат проблем. Калаени мустаци израстват от безоловни спойки, които могат да преместят контактите или да се счупят и да причинят къси връзки.

Повреда на печатни платки

Печатните платки страдат от няколко често срещани източника на повреда, някои произтичащи от производствения процес, а други от работната среда. По време на производството слоевете в платката на печатни платки могат да бъдат неподравнени, което води до къси съединения, отворени вериги и кръстосани сигнални линии. Също така, химикалите, използвани при ецване на печатни платки, може да не бъдат напълно премахнати и да създадат шорти, тъй като следите се изяждат.

Използването на неправилно тегло на медта или проблеми с покритието може да доведе до повишени термични напрежения, които съкращават живота на печатната платка. Въпреки режимите на отказ при производството на печатна платка, повечето повреди не възникват по време на производството на печатни платки, а по-скоро при по-късна употреба.

Запояването и работната среда на печатна платка често води до различни повреди на печатни платки с течение на времето. В припой поток използвани за закрепване на компонентите към печатна платка може да останат на повърхността на печатна платка, което ще разяде и корозира всеки метален контакт.

Припойният флюс не е единственият корозивен материал, който често попада върху печатните платки, тъй като някои компоненти могат да изпускат течности, които могат да станат корозивни с течение на времето. Няколко почистващи средства могат да имат същия ефект или да оставят проводими остатъци, които причиняват къси връзки на дъската.

Термичният цикъл е друга причина за повреди на печатни платки, които могат да доведат до разслояване на печатната платка и да играят роля в оставянето на металните влакна да растат между слоевете на печатната платка.