Tiga Mode Kegagalan Utama Elektronik

Semuanya gagal di beberapa titik, dan elektronik tidak terkecuali. Merancang sistem yang mengantisipasi tiga mode kegagalan komponen elektronik utama membantu memperkuat keandalan dan kemudahan servis komponen tersebut.

Mode Kegagalan

Ada banyak alasan mengapa komponen gagal. Beberapa kegagalan berlangsung lambat dan anggun, di mana ada waktu untuk mengidentifikasi komponen dan menggantinya sebelum gagal, dan peralatan mati. Kegagalan lainnya adalah cepat, keras, dan tidak terduga, yang semuanya diuji selama pengujian sertifikasi produk.

Kegagalan Paket Komponen

Paket komponen menyediakan dua fungsi inti: melindungi komponen dari lingkungan dan menyediakan cara bagi komponen untuk terhubung ke sirkuit. Jika penghalang yang melindungi komponen dari lingkungan rusak, faktor luar seperti kelembaban dan oksigen mempercepat penuaan komponen dan menyebabkannya gagal lebih cepat.

Kegagalan mekanis paket hasil dari beberapa faktor, termasuk stres termal, pembersih kimia, dan sinar ultraviolet. Penyebab-penyebab ini dapat dicegah dengan mengantisipasi faktor-faktor umum ini dan menyesuaikan desain yang sesuai.

Kegagalan mekanis hanyalah salah satu penyebab kegagalan paket. Di dalam kemasan, cacat manufaktur dapat menyebabkan celana pendek, adanya bahan kimia yang menyebabkan cepat penuaan semikonduktor atau paket, atau retakan pada segel yang merambat saat bagian melewati termal siklus.

Kegagalan Sambungan Solder dan Kontak

Sambungan solder menyediakan sarana utama kontak antara komponen dan sirkuit dan memiliki bagian yang adil dari kegagalan. Menggunakan jenis solder yang salah dengan komponen atau PCB dapat menyebabkan elektromigrasi elemen dalam lasan. Hasilnya adalah lapisan rapuh yang disebut lapisan intermetalik. Lapisan-lapisan ini menyebabkan sambungan solder rusak dan sering kali luput dari deteksi dini.

Siklus termal juga merupakan penyebab utama kegagalan sambungan solder, terutama jika tingkat ekspansi termal bahan—pin komponen, solder, pelapis jejak PCB, dan jejak PCB—berbeda. Saat bahan-bahan ini memanas dan mendingin, tekanan mekanis besar terbentuk di antara mereka, yang dapat memutuskan sambungan solder, merusak komponen, atau menghilangkan jejak PCB.

Kumis timah pada solder bebas timah juga bisa menjadi masalah. Kumis timah tumbuh dari sambungan solder bebas timah yang dapat menjembatani kontak atau putus dan menyebabkan celana pendek.

Kegagalan PCB

Papan sirkuit tercetak mengalami beberapa sumber kegagalan yang umum, beberapa berasal dari proses manufaktur dan beberapa dari lingkungan operasi. Selama pembuatan, lapisan di papan PCB mungkin tidak sejajar, menyebabkan korsleting, sirkuit terbuka, dan garis sinyal bersilangan. Juga, bahan kimia yang digunakan dalam etsa papan PCB mungkin tidak sepenuhnya dihilangkan dan membuat celana pendek karena jejaknya hilang.

Menggunakan berat tembaga atau masalah pelapisan yang salah dapat menyebabkan peningkatan tekanan termal yang mempersingkat masa pakai PCB. Terlepas dari mode kegagalan dalam pembuatan PCB, sebagian besar kegagalan tidak terjadi selama pembuatan PCB tetapi lebih pada penggunaan selanjutnya.

Lingkungan penyolderan dan operasional PCB sering menyebabkan berbagai kegagalan PCB dari waktu ke waktu. NS fluks solder yang digunakan untuk menempelkan komponen ke PCB dapat tetap berada di permukaan PCB, yang akan menggerogoti dan menimbulkan korosi pada kontak logam apa pun.

Fluks solder bukan satu-satunya bahan korosif yang sering masuk ke PCB karena beberapa komponen dapat membocorkan cairan yang dapat menjadi korosif seiring waktu. Beberapa bahan pembersih dapat memiliki efek yang sama atau meninggalkan residu konduktif, yang menyebabkan korsleting pada papan.

Siklus termal adalah penyebab lain kegagalan PCB, yang dapat menyebabkan delaminasi PCB dan berperan dalam membiarkan serat logam tumbuh di antara lapisan PCB.