Все когда-нибудь дает сбой, и электроника не исключение. Проектирование систем, предвосхищающих 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 отказы происходят медленно и изящно, когда есть время, чтобы идентифицировать компонент и заменить его до того, как он выйдет из строя и оборудование выйдет из строя. Другие отказы происходят быстро, сильно и неожиданно, и все они проверяются во время сертификационных испытаний продукта.
Ошибки пакетов 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 приводят к его более быстрому выходу из строя.
Механическое повреждение упаковки происходит под воздействием нескольких факторов, в том числе термического стресса, химических чистящих средств и ультрафиолетового излучения. Этих причин можно избежать, если предвидеть эти общие факторы и соответствующим образом скорректировать дизайн.
Механические сбои - это только одна из причин сбоев упаковки. Производственные дефекты внутри корпуса могут привести к короткому замыканию, наличию химических веществ, вызывающих быстрое старение полупроводника или корпуса, или к трещинам в уплотнителях, которые распространяются по мере того, как деталь проходит через температурные циклы.
Паяное соединение и дефекты контактов
Паяные соединения обеспечивают основное средство контакта между компонентом и схемой, и имеют свою долю отказов. Использование неправильного типа припоя с компонентом или печатной платой может привести к электромиграции элементов в сварном шве. В результате образуются хрупкие слои, называемые интерметаллическими слоями. Эти слои приводят к повреждению паяных соединений и часто ускользают от раннего обнаружения.
Термические циклы также являются основной причиной выхода из строя паяных соединений, особенно если степени теплового расширения материалов - выводов, припоя, покрытия дорожек печатной платы и дорожек печатной платы - различаются. По мере того как эти материалы нагреваются и остывают, между ними возникают сильные механические напряжения, которые могут нарушить паяное соединение, повредить компонент или расслоить дорожку печатной платы.
Оловянные усы на бессвинцовых припоях также могут быть проблемой. Оловянные усы растут из соединений бессвинцовой пайки, которые могут замыкать контакты или обламываться и вызывать короткие замыкания.
Отказы печатной платы
Печатные платы подвержены нескольким распространенным причинам отказа, некоторые из которых связаны с производственным процессом, а некоторые - с условиями эксплуатации. Во время производства слои печатной платы могут смещаться, что приводит к коротким замыканиям, разомкнутым цепям и пересечению сигнальных линий. Кроме того, химические вещества, используемые при травлении печатных плат, могут быть удалены не полностью и могут привести к короткому замыканию, поскольку следы разъедаются.
Использование неправильного веса меди или проблемы с покрытием могут привести к повышенным тепловым нагрузкам, которые сокращают срок службы печатной платы. Несмотря на виды отказов при производстве печатных плат, большинство отказов происходит не во время изготовления печатных плат, а скорее при последующем использовании.
Среда пайки и эксплуатации печатной платы часто приводит к различным отказам печатной платы с течением времени. Флюс припоя, используемый для крепления компонентов к печатной плате, может остаться на поверхности печатной платы, что разъедает и разъедает любой металлический контакт.
Флюс для припоя - не единственный коррозионно-активный материал, который часто попадает на печатные платы, поскольку некоторые компоненты могут пропускать жидкости, которые со временем могут стать коррозионно-активными. Некоторые чистящие средства могут иметь одинаковый эффект или оставлять проводящий остаток, который вызывает короткое замыкание на плате.
Температурное циклирование является еще одной причиной отказов печатных плат, что может привести к расслаиванию печатной платы и играть роль в росте металлических волокон между слоями печатной платы.
