Tri glavna načina kvara elektronike

Sve u jednom trenutku zakaže, a ni elektronika nije iznimka. Projektiranje sustava koji predviđaju tri primarna načina kvara elektroničkih komponenti pomaže u jačanju pouzdanosti i upotrebljivosti tih komponenti.

Načini kvara

Brojni su razlozi zašto komponente otkazuju. Neki kvarovi su spori i graciozni, gdje postoji vrijeme za identificiranje komponente i njezinu zamjenu prije nego što otkaže, a oprema ne radi. Ostali kvarovi su brzi, nasilni i neočekivani, a svi se testiraju tijekom certificiranja proizvoda.

Greške u paketu komponenti

Paket komponente pruža dvije osnovne funkcije: štiti komponentu od okoline i osigurava način povezivanja komponente s strujnim krugom. Ako se barijera koja štiti komponentu od okoline pukne, vanjski čimbenici kao što su vlaga i kisik ubrzavaju starenje komponente i uzrokuju brži kvar.

Mehanički kvar paketa posljedica je nekoliko čimbenika, uključujući toplinski stres, kemijska sredstva za čišćenje i ultraljubičasto svjetlo. Ti se uzroci mogu spriječiti predviđanjem ovih uobičajenih čimbenika i prilagodbom dizajna u skladu s tim.

Mehanički kvarovi samo su jedan od uzroka kvarova paketa. Unutar pakiranja, nedostaci u proizvodnji mogu dovesti do kratkih hlačica, prisutnost kemikalija koje uzrokuju brzo starenje poluvodiča ili pakiranja, ili pukotine u brtvama koje se šire kako dio prolazi kroz toplinsku ciklusi.

Greške lemnih spojeva i kontakata

Lemni spojevi predstavljaju primarni način kontakta između komponente i strujnog kruga i imaju svoj priličan udio kvarova. Korištenje krive vrste lemljenja s komponentom ili PCB 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.

Toplinski ciklusi također su glavni uzrok kvara lemnog spoja, osobito ako su stope toplinskog širenja materijala – iglice komponente, lemljenja, premaza u tragovima PCB-a i tragova PCB-a – različite. Kako se ovi materijali zagrijavaju i hlade, između njih nastaje veliko mehaničko naprezanje koje može prekinuti vezu za lemljenje, oštetiti komponentu ili raslojiti 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.

Kvarovi PCB-a

Tiskane ploče trpe nekoliko uobičajenih izvora kvarova, neki proizlaze iz proizvodnog procesa, a neki iz radnog okruženja. Tijekom proizvodnje, slojevi u PCB ploči mogu biti neusmjereni, što dovodi do kratkih spojeva, otvorenih strujnih krugova i križanih signalnih linija. Također, kemikalije koje se koriste u jetkanju PCB ploča možda neće biti u potpunosti uklonjene i stvoriti kratke hlače jer se tragovi pojedu.

Korištenje pogrešne težine bakra ili problemi s oplatom mogu dovesti do povećanog toplinskog naprezanja koji skraćuje život PCB-a. Unatoč načinima kvarova u proizvodnji PCB-a, većina kvarova se ne događa tijekom proizvodnje PCB-a, već u kasnijoj uporabi.

Lemljenje i radno okruženje PCB-a često dovode do raznih kvarova PCB-a tijekom vremena. The fluks za lemljenje koji se koriste za pričvršćivanje komponenti na PCB mogu ostati na površini PCB-a, što će izgrizati i korodirati svaki metalni kontakt.

Tok za lemljenje nije jedini korozivni materijal koji se često nalazi na PCB-ima jer neke komponente mogu propuštati tekućine koje mogu postati korozivne tijekom vremena. Nekoliko sredstava za čišćenje može imati isti učinak ili ostaviti vodljivi talog, što uzrokuje kratke spojeve na ploči.

Toplinski ciklus je još jedan uzrok kvarova PCB-a, koji može dovesti do raslojavanja PCB-a i igrati ulogu u puštanju metalnih vlakana da rastu između slojeva PCB-a.