Tre principali modalità di guasto dell'elettronica

Tutto fallisce ad un certo punto e l'elettronica non fa eccezione. La progettazione di sistemi che anticipano le tre modalità di guasto dei componenti elettronici primari aiuta a rafforzare l'affidabilità e la funzionalità di tali componenti.

Modalità di guasto

Ci sono numerose ragioni per cui i componenti si guastano. Alcuni guasti sono lenti e aggraziati, in cui c'è tempo per identificare il componente e sostituirlo prima che si guasti e l'apparecchiatura non funzioni. Altri fallimenti sono rapidi, violenti e imprevisti, tutti testati durante i test di certificazione del prodotto.

Errori del pacchetto dei componenti

Il pacchetto di un componente fornisce due funzioni principali: protegge il componente dall'ambiente e fornisce un modo per collegare il componente al circuito. Se la barriera che protegge il componente dall'ambiente si rompe, fattori esterni come umidità e ossigeno accelerano l'invecchiamento del componente e ne provocano il cedimento più rapido.

Il guasto meccanico della confezione è dovuto a diversi fattori, tra cui stress termico, detergenti chimici e luce ultravioletta. Queste cause possono essere prevenute anticipando questi fattori comuni e adattando il progetto di conseguenza.

I guasti meccanici sono solo una delle cause dei guasti dei pacchi. All'interno della confezione, difetti di fabbricazione possono portare a cortocircuiti, presenza di sostanze chimiche che provocano rapida invecchiamento del semiconduttore o del pacchetto o crepe nelle guarnizioni che si propagano mentre la parte passa attraverso il calore cicli.

Guasti dei giunti di saldatura e dei contatti

I giunti di saldatura forniscono il mezzo principale di contatto tra un componente e un circuito e hanno la loro giusta quota di guasti. Utilizzo del tipo sbagliato di saldatura con un componente o PCB può portare all'elettromigrazione degli elementi nella saldatura. Il risultato sono strati fragili chiamati strati intermetallici. Questi strati portano a giunti di saldatura rotti e spesso sfuggono al rilevamento precoce.

I cicli termici sono anche una delle principali cause di guasto del giunto di saldatura, soprattutto se i tassi di espansione termica dei materiali (pin del componente, saldatura, rivestimento della traccia PCB e traccia PCB) sono diverse. Quando questi materiali si riscaldano e si raffreddano, si forma un massiccio stress meccanico tra di loro, che può interrompere la connessione di saldatura, danneggiare il componente o delaminare la traccia del PCB.

Anche i baffi di stagno sulle saldature senza piombo possono essere un problema. I baffi di stagno crescono da giunti di saldatura senza piombo che possono collegare i contatti o rompersi e causare cortocircuiti.

Guasti PCB

I circuiti stampati sono soggetti a diverse fonti comuni di guasto, alcune derivanti dal processo di produzione e altre dall'ambiente operativo. Durante la produzione, gli strati in una scheda PCB possono essere disallineati, causando cortocircuiti, circuiti aperti e linee di segnale incrociate. Inoltre, le sostanze chimiche utilizzate nell'incisione della scheda PCB potrebbero non essere completamente rimosse e creare cortocircuiti poiché le tracce vengono mangiate.

L'uso di un peso di rame errato o problemi di placcatura può portare a maggiori sollecitazioni termiche che riducono la vita del PCB. Nonostante le modalità di guasto nella produzione di un PCB, la maggior parte dei guasti non si verifica durante la produzione di un PCB, ma piuttosto in un uso successivo.

L'ambiente operativo e di saldatura di un PCB spesso porta a una serie di guasti del PCB nel tempo. Il flusso di saldatura utilizzati per collegare i componenti a un PCB possono rimanere sulla superficie di un PCB, consumando e corrodendo qualsiasi contatto metallico.

Il flusso di saldatura non è l'unico materiale corrosivo che spesso si deposita sui PCB poiché alcuni componenti possono perdere fluidi che possono diventare corrosivi nel tempo. Diversi detergenti possono avere lo stesso effetto o lasciare un residuo conduttivo, che provoca cortocircuiti sulla scheda.

Il ciclo termico è un'altra causa di guasti del PCB, che può portare alla delaminazione del PCB e svolgere un ruolo nel far crescere le fibre metalliche tra gli strati di un PCB.