Tre hovedfeilmoduser for elektronikk

Alt feiler på et tidspunkt, og elektronikk er intet unntak. Å designe systemer som forutser de tre primære elektroniske komponentfeilmodusene bidrar til å styrke påliteligheten og servicevennligheten til disse komponentene.

Feilmoduser

Det er mange grunner til det komponenter feiler. Noen feil er langsomme og grasiøse, der det er tid til å identifisere komponenten og erstatte den før den svikter, og utstyret er nede. Andre feil er raske, voldelige og uventede, som alle blir testet for under produktsertifiseringstesting.

Komponentpakkefeil

Pakken med en komponent har to kjernefunksjoner: den beskytter komponenten mot omgivelsene og gir en måte for komponenten å koble til kretsen. Hvis barrieren som beskytter komponenten mot omgivelsene bryter, vil ytre faktorer som fuktighet og oksygen akselerere aldring av komponenten og føre til at den svikter raskere.

Mekanisk svikt i pakken skyldes flere faktorer, inkludert termisk stress, kjemiske rengjøringsmidler og ultrafiolett lys. Disse årsakene kan forebygges ved å forutse disse vanlige faktorene og justere designet deretter.

Mekaniske feil er bare én årsak til pakkefeil. Inne i pakken kan produksjonsfeil føre til shorts, tilstedeværelse av kjemikalier som forårsaker hurtig aldring av halvlederen eller pakken, eller sprekker i forseglinger som forplanter seg når delen går gjennom termisk sykluser.

Loddeskjøt og kontaktfeil

Loddeforbindelser gir den primære kontakten mellom en komponent og en krets og har sin rettferdige andel av feil. Bruke feil type loddemetall med en komponent eller PCB kan føre til elektromigrering av elementene i sveisen. Resultatet er sprø lag som kalles intermetalliske lag. Disse lagene fører til ødelagte loddeforbindelser og unngår ofte tidlig oppdagelse.

Termiske sykluser er også en hovedårsak til loddeforbindelsessvikt, spesielt hvis de termiske ekspansjonshastighetene til materialene - komponentstift, loddemetall, PCB-sporbelegg og PCB-spor - er forskjellige. Når disse materialene varmes opp og avkjøles, dannes det massive mekaniske påkjenninger mellom dem, som kan bryte loddeforbindelsen, skade komponenten eller delaminere PCB-sporet.

Tinn værhår på blyfri loddemetall kan også være et problem. Tinn værhår vokser ut av blyfrie loddeforbindelser som kan bygge bro over kontakter eller bryte av og forårsake kortslutninger.

PCB-feil

Trykte kretskort lider av flere vanlige kilder til feil, noen stammer fra produksjonsprosessen og noen fra driftsmiljøet. Under produksjon kan lagene i et PCB-kort være feiljustert, noe som fører til kortslutninger, åpne kretsløp og kryssede signallinjer. Dessuten er det ikke sikkert at kjemikaliene som brukes i etsing av PCB-plater fjernes helt og skaper shorts ettersom sporene blir spist bort.

Bruk av feil kobbervekt eller pletteringsproblemer kan føre til økte termiske påkjenninger som forkorter levetiden til PCB. Til tross for feilmodusene i produksjonen av et PCB, oppstår de fleste feilene ikke under produksjonen av et PCB, men i senere bruk.

Lodde- og driftsmiljøet til et PCB fører ofte til en rekke PCB-feil over tid. De loddefluks som brukes til å feste komponentene til et PCB, kan forbli på overflaten av et PCB, som vil spise bort og korrodere all metallkontakt.

Loddeflux er ikke det eneste etsende materialet som ofte finner veien videre til PCB, da noen komponenter kan lekke væsker som kan bli etsende over tid. Flere rengjøringsmidler kan ha samme effekt eller etterlate en ledende rest, som forårsaker kortslutninger på brettet.

Termisk syklus er en annen årsak til PCB-feil, noe som kan føre til delaminering av PCB og spille en rolle i å la metallfibre vokse inn mellom lagene på et PCB.