Tre hovedfejltilstande i elektronik

Alt fejler på et tidspunkt, og elektronik er ingen undtagelse. Design af systemer, der forudser de tre primære elektroniske komponentfejltilstande, hjælper med at styrke pålideligheden og servicevenligheden af ​​disse komponenter.

Fejltilstande

Det er der mange grunde til komponenter fejler. Nogle fejl er langsomme og yndefulde, hvor der er tid til at identificere komponenten og udskifte den, før den fejler, og udstyret er nede. Andre fejl er hurtige, voldsomme og uventede, som alle testes for under produktcertificeringstest.

Komponentpakkefejl

Pakken med en komponent har to kernefunktioner: den beskytter komponenten mod miljøet og giver en måde, hvorpå komponenten kan forbindes til kredsløbet. Hvis barrieren, der beskytter komponenten mod miljøet, går i stykker, fremskynder udefrakommende faktorer som fugt og ilt ældningen af ​​komponenten og får den til at svigte hurtigere.

Mekanisk svigt af pakken skyldes flere faktorer, herunder termisk stress, kemiske rengøringsmidler og ultraviolet lys. Disse årsager kan forebygges ved at forudse disse fælles faktorer og justere designet i overensstemmelse hermed.

Mekaniske fejl er kun én årsag til pakkefejl. Inde i pakken kan produktionsfejl føre til shorts, tilstedeværelsen af ​​kemikalier, der forårsager hurtige ældning af halvlederen eller pakken, eller revner i tætninger, der forplanter sig, når delen går gennem termisk cyklusser.

Loddeforbindelse og kontaktfejl

Loddeforbindelser udgør det primære middel til kontakt mellem en komponent og et kredsløb og har deres rimelige andel af fejl. Brug af den forkerte type loddemetal med en komponent eller PCB kan føre til elektromigrering af elementerne i svejsningen. Resultatet er skøre lag kaldet intermetalliske lag. Disse lag fører til knækkede loddeforbindelser og undgår ofte tidlig opdagelse.

Termiske cyklusser er også en hovedårsag til loddeforbindelsesfejl, især hvis de termiske ekspansionshastigheder af materialerne - komponentstift, lodning, PCB-sporbelægning og PCB-spor - er forskellige. Når disse materialer opvarmes og afkøles, dannes der massive mekaniske spændinger mellem dem, som kan bryde loddeforbindelsen, beskadige komponenten eller delaminere PCB-sporet.

Blikhår på blyfri lodninger kan også være et problem. Blikhår vokser ud af blyfri loddeforbindelser, der kan bygge bro over kontakter eller knække og forårsage kortslutninger.

PCB-fejl

Trykte kredsløb lider af flere almindelige kilder til fejl, nogle stammer fra fremstillingsprocessen og nogle fra driftsmiljøet. Under fremstillingen kan lagene i et printkort være forkert justeret, hvilket fører til kortslutninger, åbne kredsløb og krydsede signallinjer. Desuden kan kemikalierne, der bruges til PCB-pladeætsning, muligvis ikke fjernes helt og skabe shorts, efterhånden som spor bliver spist væk.

Brug af den forkerte kobbervægt eller pletteringsproblemer kan føre til øgede termiske spændinger, der forkorter PCB'ens levetid. På trods af fejltilstande i fremstillingen af ​​et PCB, opstår de fleste fejl ikke under fremstillingen af ​​et PCB, men snarere ved senere brug.

Lodde- og driftsmiljøet for et PCB fører ofte til en række PCB-fejl over tid. Det loddemiddel brugt til at fastgøre komponenterne til et PCB, kan forblive på overfladen af ​​et PCB, hvilket vil æde og korrodere enhver metalkontakt.

Loddeflux er ikke det eneste ætsende materiale, der ofte finder vej til PCB, da nogle komponenter kan lække væsker, der kan blive ætsende over tid. Flere rengøringsmidler kan have samme effekt eller efterlade en ledende rest, som giver kortslutninger på pladen.

Termisk cykling er en anden årsag til PCB-fejl, som kan føre til delaminering af PCB'et og spille en rolle i at lade metalfibre vokse ind mellem lagene af et PCB.