Три основных режима отказа электроники

В какой-то момент все выходит из строя, и электроника не исключение. Разработка систем, которые прогнозируют три основных режима отказа электронных компонентов, помогает повысить надежность и удобство обслуживания этих компонентов.

Режимы отказа

Есть множество причин, по которым компоненты выходят из строя. Некоторые сбои протекают медленно и плавно, когда есть время идентифицировать компонент и заменить его до того, как он выйдет из строя и оборудование выйдет из строя. Другие сбои бывают быстрыми, резкими и неожиданными, и все они проверяются во время сертификационных испытаний продукта.

Сбои пакета компонентов

Пакет компонента обеспечивает две основные функции: он защищает компонент от окружающей среды и обеспечивает способ подключения компонента к цепи. Если барьер, защищающий компонент от окружающей среды, разрушается, внешние факторы, такие как влажность и кислород, ускоряют старение компонента и вызывают его более быстрый выход из строя.

Механическое повреждение упаковки является результатом нескольких факторов, включая термическое напряжение, химические чистящие средства и ультрафиолетовое излучение. Эти причины можно предотвратить, если предвидеть эти общие факторы и соответствующим образом корректировать конструкцию.

Механические отказы - лишь одна из причин отказов корпуса. Внутри упаковки дефекты изготовления могут привести к коротким замыканиям, наличию химикатов, вызывающих быстрое старение полупроводника или корпуса или трещины в уплотнениях, которые распространяются по мере прохождения детали через термическое воздействие. циклы.

Отказы паяных соединений и контактов

Паяные соединения являются основным средством контакта между компонентом и цепью и имеют свою долю отказов. Использование неправильного типа припоя с компонентом или Печатная плата может привести к электромиграции элементов сварного шва. В результате получаются хрупкие слои, называемые интерметаллическими слоями. Эти слои приводят к нарушению паяных соединений и часто ускользают от раннего обнаружения.

Температурные циклы также являются основной причиной выхода из строя паяных соединений, особенно если скорости теплового расширения материалов - выводов компонента, припоя, покрытия печатной платы и следа печатной платы - различаются. По мере того, как эти материалы нагреваются и охлаждаются, между ними возникает сильное механическое напряжение, которое может нарушить паяное соединение, повредить компонент или отслоить дорожку на печатной плате.

Оловянные усы на бессвинцовых припоях также могут быть проблемой. Из бессвинцовых паяных соединений вырастают усы олова, которые могут перемыкать контакты или обрываться и вызывать короткое замыкание.

Отказы печатной платы

Печатные платы страдают несколькими распространенными источниками отказов, некоторые из которых связаны с производственным процессом, а некоторые - с операционной средой. Во время производства слои на печатной плате могут быть не выровнены, что приведет к коротким замыканиям, разомкнутым цепям и пересечению сигнальных линий. Кроме того, химические вещества, используемые при травлении печатной платы, могут не удаляться полностью и создавать короткое замыкание, поскольку следы разъедаются.

Использование неправильного веса меди или проблемы с покрытием могут привести к повышенным термическим напряжениям, которые сокращают срок службы печатной платы. Несмотря на режимы отказов при производстве печатной платы, большинство отказов происходит не во время изготовления печатной платы, а скорее при последующем использовании.

Условия пайки и эксплуатации печатной платы часто со временем приводят к множеству отказов печатной платы. В припой используемые для крепления компонентов к печатной плате, могут оставаться на поверхности печатной платы, разъедая и разъедая любые металлические контакты.

Флюс для припоя - не единственный коррозионный материал, который часто попадает на печатные платы, поскольку некоторые компоненты могут пропускать жидкости, которые со временем могут стать коррозионными. Несколько чистящих средств могут иметь одинаковый эффект или оставлять токопроводящие остатки, которые вызывают короткое замыкание на плате.

Температурные циклы - еще одна причина отказов печатной платы, которая может привести к расслоению печатной платы и играть роль в том, что металлические волокна могут расти между слоями печатной платы.