В какой-то момент все терпит неудачу, и электроника не является исключением. Знание этих трех основных режимов отказа может помочь разработчикам создать более надежные конструкции и даже планировать ожидаемые сбои.
Режимы отказа
Существует множество причин, почему компоненты не работают. Некоторые сбои медленны и изящны, когда есть время, чтобы идентифицировать компонент и заменить его до того, как он полностью не работает, и оборудование не работает. Другие сбои бывают быстрыми, сильными и непредсказуемыми, и все они проверяются во время тестирования продукции.
Неудачи пакетов компонентов
Пакет компонента обеспечивает две основные функции, защищающие компонент от среды и обеспечивающие возможность подключения компонента к цепи. Если барьер, защищающий компонент от окружающей среды, нарушается, внешние факторы, такие как влажность и кислород, могут ускорить старение компонента и привести к его сбою намного быстрее. Механический отказ упаковки может быть вызван рядом факторов, включая термический стресс, химические чистящие средства и ультрафиолетовый свет. Все эти причины могут быть предотвращены путем предвосхищения этих общих факторов и корректировки конструкции. Механические сбои являются лишь одной из причин сбоев пакетов. Внутри упаковки дефекты в производстве могут привести к короткому замыканию, наличию химических веществ, которые вызывают быстрое старение полупроводника или упаковки, или трещин в уплотнениях, которые распространяются, когда часть проходит через термические циклы.
Припой и контактные отказы
Паяльные соединения обеспечивают основные средства контакта между компонентом и контуром и имеют свою долю сбоев. Использование неправильного типа припоя с компонентом или печатной платой может привести к электромиграции элементов в припое, которые образуют хрупкие слои, называемые интерметаллическими слоями. Эти слои приводят к разлому паяных соединений и часто ускользают от раннего обнаружения. Термические циклы также являются основной причиной отказа паяного соединения, особенно если скорость термического расширения материалов (компонентный штырь, припой, покрытие печатной платы и следы ПХД) различны. Поскольку все эти материалы нагреваются и остывают, между ними может образовываться массивное механическое напряжение, которое может нарушить физическое соединение пайки, повредить компонент или расслаивать следы печатной платы. Также могут быть проблемы с оловянными усами на бессвинцовых припоях. Оловянные усы вырастают из бессвинцовых паяных соединений, которые могут мостить контакты или обрываться и вызывать шорты.
Неисправности печатных плат
Платы печатных плат имеют несколько общих источников отказа, некоторые из которых связаны с производственным процессом, а некоторые - с операционной средой. Во время изготовления слои на плате печатной платы могут быть смещены, что приводит к короткому замыканию, разомкнутым цепям и перекрестным сигнальным линиям. Кроме того, химикаты, используемые в травлении печатной платы, могут быть не полностью удалены и создавать шорты, поскольку травы съедаются. Использование неправильного веса меди или проблем с покрытием может привести к увеличению термических напряжений, которые сократят срок службы печатной платы. При всех режимах отказа при изготовлении печатной платы большинство отказов не возникает при изготовлении печатной платы.
Пайка и операционная среда печатной платы часто приводят к различным сбоям ПХД с течением времени. Флюс припоя, используемый для прикрепления всех компонентов к печатной плате, может оставаться на поверхности печатной платы, которая будет съедать и разъедать любой металл, с которым он соприкасается. Флюс припоя - это не единственный коррозионный материал, который часто попадает на ПХД, так как некоторые компоненты могут течь жидкости, которые со временем могут стать коррозионными, а несколько чистящих средств могут иметь такой же эффект или оставить проводящий остаток, который вызывает шорты на доске. Термическое циклирование является еще одной причиной сбоев ПХД, которые могут привести к расслоению печатной платы и сыграть определенную роль в том, что металлические волокна могут расти между слоями печатной платы.
