Všechno v určitém okamžiku selhalo a elektronika není výjimkou. Znalost těchto tří hlavních režimů selhání může pomoci konstruktérů vytvořit robustnější návrhy a dokonce plánovat očekávané selhání.
Režimy selhání
Existuje mnoho důvodů, proč součásti selhaly . Některé poruchy jsou pomalé a půvabné tam, kde je čas identifikovat součást a vyměnit ji před tím, než úplně selže a zařízení je dolů. Jiné chyby jsou rychlé, násilné a neočekávané, všechny jsou testovány během testování certifikace produktů.
Selhání balíčků součástí
Balíček součásti poskytuje dvě základní funkce, které chrání součást před okolím a poskytují způsob připojení k tomuto okruhu. Pokud se bariéra chrání součást před okolím, vnější faktory, jako je vlhkost a kyslík, mohou urychlit stárnutí součásti a způsobit její selhání mnohem rychleji. Mechanické selhání obalu může být způsobeno řadou faktorů, včetně tepelného namáhání, chemických čisticích prostředků a ultrafialového světla. Všechny tyto příčiny lze předcházet předvídáním těchto společných faktorů a přizpůsobením návrhu. Mechanické poruchy jsou pouze jednou z příčin selhání balíku. Uvnitř obalu mohou vady ve výrobě vést k zkreslení, přítomnosti chemikálií, které způsobují rychlé stárnutí polovodičů nebo obalu, nebo praskliny v těsnicích materiálech, které se množí v průběhu tepelných cyklů.
Poruchy spoje a kontaktních poruch
Pájecí spoje představují hlavní prostředek kontaktu mezi komponentou a obvodem a mají spravedlivý podíl poruch. Použití nesprávného typu pájky s komponentou nebo deskou plošných spojů může vést k elektromigraci prvků v pájce, které tvoří křehké vrstvy nazývané intermetalické vrstvy. Tyto vrstvy vedou k rozbitým spájkovým spojům a často se vyhýbají včasné detekci. Tepelné cykly jsou také hlavní příčinou selhání pájecího kloubu, zvláště pokud jsou tepelné roztažnosti materiálů (komponentní kolík, pájka, stopa PCB stopy a stopa PCB) odlišné. Protože se všechny tyto materiály zahřívají a ochlazují, může mezi nimi vznikat mohutné mechanické napětí, které může přerušit fyzické pájené spojení, poškodit součást nebo oddělit stopu PCB. Cínové vousy na pájky bez olova mohou být také problémem. Cínové vousy rostou z bezolovnatých pájených kloubů, které mohou přemosťovat kontakty nebo se odlomit a způsobit šortky.
Poruchy PCB
Desky plošných spojů mají několik běžných zdrojů selhání, některé pocházejí z výrobního procesu a některé z provozního prostředí. Během výroby mohou být vrstvy v desce plošných spojů špatně vyrovnány, což vede ke zkratům, otevřeným obvodům a zkříženým signálům. Také chemikálie používané v lepenkové desce plošných spojů nemusí být úplně odstraněny a vytvářet šortky, protože stopy jsou zničeny. Použití nesprávné hmotnosti mědi nebo pokovování může vést ke zvýšenému tepelnému namáhání, které zkrátí životnost desky plošných spojů. Se všemi způsoby selhání při výrobě desky s plošnými spoji se většina selhání nevyskytuje při výrobě desky plošných spojů.
Pájecí a provozní prostředí PCB často vede k různým chybám PCB v průběhu času. Pájecí tok použitý při připojení všech komponent k desce plošných spojů může zůstat na povrchu desky plošných spojů, která bude zničit a korodovat jakýkoliv kov, s nímž přichází do styku. Pájecí tavidlo není jediným žíravým materiálem, který se často nachází na PCB, protože některé součásti mohou unikat tekutinami, které se mohou časem korozivit a několik čisticích prostředků může mít stejný účinek nebo ponechat vodivý zbytek, který způsobuje šortky na desce. Tepelná cyklizace je další příčinou poruch PCB, která může vést k delaminaci PCB a hraje roli při nechávání kovových vláken rostoucích mezi vrstvami PCB.