שלושה מצבי כשל עיקריים של אלקטרוניקה

הכל נכשל בשלב מסוים, והאלקטרוניקה אינה יוצאת דופן. תכנון מערכות הצופים את שלושת מצבי הכשל העיקריים של הרכיבים האלקטרוניים עוזרים לחזק את המהימנות ואת יכולת השירות של אותם רכיבים.

מצבי כשל

ישנן סיבות רבות לכך רכיבים נכשלים. תקלות מסוימות הן איטיות וחינניות, כאשר יש זמן לזהות את הרכיב ולהחליפו לפני שהוא נכשל, והציוד מושבת. כשלים אחרים הם מהירים, אלימים ובלתי צפויים, וכולם נבדקים במהלך בדיקת הסמכת המוצר.

כשלים בחבילת רכיבים

החבילה של רכיב מספקת שתי פונקציות ליבה: היא מגינה על הרכיב מהסביבה ומספקת דרך לחיבור של הרכיב למעגל. אם נשבר המחסום המגן על הרכיב מהסביבה, גורמים חיצוניים כמו לחות וחמצן מאיצים את הזדקנות הרכיב וגורמים לו להיכשל מהר יותר.

כשל מכני של האריזה נובע ממספר גורמים, כולל מתח תרמי, חומרי ניקוי כימיים ואור אולטרה סגול. ניתן למנוע את הסיבות הללו על ידי ציפייה לגורמים משותפים אלו והתאמת העיצוב בהתאם.

כשלים מכניים הם רק סיבה אחת לכשלים בחבילה. בתוך האריזה, פגמים בייצור עלולים להוביל למכנסיים קצרים, נוכחות של כימיקלים הגורמים במהירות הזדקנות של המוליך למחצה או החבילה, או סדקים באטמים שמתפשטים כשהחלק עובר דרך תרמית מחזורים.

כשלי הלחמה ומגע

מפרקי הלחמה מספקים את האמצעי העיקרי למגע בין רכיב למעגל ויש להם חלק נכבד בכשלים. שימוש בסוג הלחמה הלא נכון עם רכיב או PCB יכול להוביל להגירה אלקטרו של האלמנטים בריתוך. התוצאה היא שכבות שבירות הנקראות שכבות בין-מתכתיות. שכבות אלו מובילות למפרקי הלחמה שבורים ולעתים קרובות חומקות מגילוי מוקדם.

מחזורים תרמיים הם גם הסיבה העיקרית לכשל במפרק הלחמה, במיוחד אם שיעורי ההתפשטות התרמית של החומרים - סיכת רכיב, הלחמה, ציפוי עקבות PCB ועקבות PCB - שונים. כאשר חומרים אלו מתחממים ומתקררים, נוצר ביניהם מתח מכני עצום, שעלול לשבור את חיבור ההלחמה, לפגוע ברכיב או לפורר את עקבות ה-PCB.

שפם פח על הלחמות נטולות עופרת יכול גם להוות בעיה. שפם פח צומח מתוך חיבורי הלחמה נטולי עופרת שיכולים לגשר על מגעים או להתנתק ולגרום לקצרים.

תקלות PCB

מעגלים מודפסים סובלים מכמה מקורות נפוצים לכשל, חלקם נובעים מתהליך הייצור וחלקם מסביבת ההפעלה. במהלך הייצור, השכבות בלוח PCB עשויות להיות לא מיושרות, מה שיוביל לקצרים, מעגלים פתוחים וקווי אות מוצלבים. כמו כן, ייתכן שהכימיקלים המשמשים בתחריט לוחות PCB לא יוסרו לחלוטין וליצור קצרים כאשר עקבות נאכלים.

שימוש במשקל נחושת שגוי או בעיות ציפוי עלולים להוביל ללחץ תרמי מוגבר המקצר את חיי ה-PCB. למרות מצבי הכשל בייצור של PCB, רוב התקלות לא מתרחשות במהלך ייצור של PCB אלא בשימוש מאוחר יותר.

הלחמה והסביבה התפעולית של PCB מובילה לרוב למגוון תקלות PCB לאורך זמן. ה שטף הלחמה המשמשים בחיבור הרכיבים ל-PCB עלולים להישאר על פני השטח של PCB, דבר שיאכל ויאכל כל מגע מתכת.

שטף הלחמה אינו החומר המאכל היחיד שלעיתים קרובות מוצא את דרכו אל PCB, שכן חלק מהרכיבים עלולים לדלוף נוזלים שעלולים להפוך למאכלים עם הזמן. מספר חומרי ניקוי יכולים להיות בעלי אותה השפעה או להשאיר שאריות מוליכות, מה שגורם לקצרים על הלוח.

מחזוריות תרמית היא סיבה נוספת לכשלים ב-PCB, שעלולים להוביל לדה למינציה של ה-PCB ולמלא תפקיד במתן לסיבי מתכת לצמוח בין שכבות ה-PCB.