Trije glavni načini okvar elektronike

Vse na neki točki odpove in elektronika ni izjema. Oblikovanje sistemov, ki predvidevajo tri glavne načine okvare elektronskih komponent, pomaga okrepiti zanesljivost in uporabnost teh komponent.

Načini napak

Razlogi za to so številni komponente odpovejo. Nekatere okvare so počasne in elegantne, kjer je čas za identifikacijo komponente in njeno zamenjavo, preden odpove in oprema ne deluje. Druge napake so hitre, nasilne in nepričakovane, vse se testirajo med testiranjem certificiranja izdelkov.

Napake v paketu komponent

Paket komponente zagotavlja dve osnovni funkciji: ščiti komponento pred okoljem in zagotavlja način, da se komponenta poveže z vezjem. Če se pregrada, ki ščiti komponento pred okoljem, poruši, zunanji dejavniki, kot sta vlaga in kisik, pospešijo staranje komponente in povzročijo hitrejše odpoved.

Mehanska okvara embalaže je posledica več dejavnikov, vključno s toplotnim stresom, kemičnimi čistili in ultravijolično svetlobo. Te vzroke je mogoče preprečiti s predvidevanjem teh skupnih dejavnikov in ustrezno prilagoditvijo zasnove.

Mehanske okvare so le eden od vzrokov za okvare paketa. V notranjosti paketa lahko napake v proizvodnji povzročijo kratke hlače, prisotnost kemikalij, ki povzročajo hitro staranje polprevodnika ali embalaže ali razpoke v tesnilih, ki se širijo, ko del gre skozi toplotno ciklov.

Napake spajkalnega spoja in kontakta

Spajkalni spoji zagotavljajo primarno sredstvo za stik med komponento in vezjem in imajo precejšen delež okvar. Uporaba napačne vrste spajke s komponento oz PCB lahko povzroči elektromigracijo elementov v zvaru. Rezultat so krhke plasti, imenovane intermetalne plasti. Te plasti vodijo do zlomljenih spajkalnih spojev in se pogosto izognejo zgodnjemu odkrivanju.

Toplotni cikli so tudi glavni vzrok za okvaro spajkalnega spoja, še posebej, če so stopnje toplotnega raztezanja materialov – zatič komponente, spajka, prevleka za sled PCB in sled PCB – drugačna. Ko se ti materiali segrejejo in ohlajajo, med njimi nastane velika mehanska obremenitev, ki lahko prekine spajkalno povezavo, poškoduje komponento ali razloči sled PCB.

Težava so lahko tudi kositrni brki na spajkah brez svinca. Kositrni brki zrastejo iz spajk brez svinca, ki lahko premostijo stike ali se zlomijo in povzročijo kratke stike.

Napake PCB

Tiskana vezja imajo več pogostih vzrokov okvar, nekatere izhajajo iz proizvodnega procesa in nekatere iz delovnega okolja. Med proizvodnjo so lahko plasti v plošči PCB neusklajene, kar vodi do kratkih stikov, odprtih tokokrogov in križanih signalnih linij. Poleg tega kemikalije, ki se uporabljajo pri jedkanju plošč PCB, morda ne bodo v celoti odstranjene in ustvarijo kratke hlače, saj se sledi požrejo.

Uporaba napačne teže bakra ali težav s prevleko lahko povzroči povečane toplotne napetosti, ki skrajšajo življenjsko dobo tiskanega vezja. Kljub načinom okvare pri izdelavi tiskanega vezja se večina okvar ne zgodi med izdelavo tiskanega vezja, temveč pri kasnejši uporabi.

Spajkanje in delovno okolje PCB-ja pogosto vodi do različnih okvar PCB-ja sčasoma. The tok spajkanja ki se uporabljajo pri pritrditvi komponent na PCB, lahko ostanejo na površini tiskanega vezja, kar bo razjedalo in korodiralo vsak kovinski stik.

Spajkalni tok ni edini korozivni material, ki pogosto najde pot do PCB-jev, saj lahko nekatere komponente puščajo tekočine, ki lahko sčasoma postanejo jedke. Več čistilnih sredstev ima lahko enak učinek ali pa pusti prevodne ostanke, kar povzroči kratke stike na plošči.

Termično cikliranje je še en vzrok za okvare PCB-ja, ki lahko povzroči razslojevanje PCB-ja in igra vlogo pri puščanju kovinskih vlaken, ki rastejo med plastmi PCB-ja.