Содержание
Все в какой-то момент терпит неудачу, и электроника не является исключением. Проектирование систем, предусматривающих три основных режима отказа электроники, помогает повысить надежность и исправность этих компонентов.
Режимы сбоя
Есть множество причин, почему компоненты отказывают. Некоторые сбои происходят медленно и изящно, когда есть время для идентификации компонента и его замены, прежде чем он полностью выйдет из строя и оборудование выйдет из строя. Другие сбои бывают быстрыми, сильными и неожиданными, и все они проверяются в ходе сертификационных испытаний продукта.
Сбои пакета компонентов
Пакет компонента обеспечивает две основные функции: защита компонента от окружающей среды и обеспечение возможности подключения компонента к схеме. 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.
Механическая поломка упаковки может быть вызвана рядом факторов, включая термический стресс, химические чистящие средства и ультрафиолетовое излучение. Все эти причины можно предотвратить, предвидя эти общие факторы и корректируя проект в соответствии с.
Механические сбои являются только одной из причин сбоев пакетов. Внутри упаковки дефекты изготовления могут привести к коротким замыканиям, наличию химических веществ, вызывающих быстрое старение полупроводника или упаковки, или к трещинам в уплотнениях, которые распространяются по мере того, как деталь подвергается тепловым циклам.
Неисправность паяного соединения и контакта
Паяные соединения обеспечивают основное средство контакта между компонентом и цепью и имеют значительную долю отказов. 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 разрушению паяных соединений и часто не обнаруживаются на ранних этапах.
Тепловые циклы также являются основной причиной разрушения паяного соединения, особенно если скорости теплового расширения материалов — штифт компонента, припой, покрытие PCB и PCB — отличаются. По мере того, как все эти материалы нагреваются и охлаждаются, между ними образуется огромное механическое напряжение, которое может разорвать физическое соединение припоя, повредить компонент или расслаивать след от печатной платы. Оловянные усы на бессвинцовых припоях также могут быть проблемой. Оловянные усы вырастают из бессвинцовых паяных соединений, которые могут защемить контакты или разорвать их и вызвать короткое замыкание.
Отказы печатной платы
Печатные платы страдают от нескольких распространенных источников неисправностей, некоторые из которых связаны с производственным процессом, а некоторые — с операционной средой. Во время изготовления слои на плате PCB могут быть смещены, что приведет к коротким замыканиям, разомкнутым цепям и пересеченным сигнальным линиям. Кроме того, химикаты, используемые при травлении печатных плат, могут быть удалены не полностью и создавать шорты, поскольку следы стираются. Использование неправильного веса меди или проблемы с гальваническим покрытием могут привести к увеличению тепловых напряжений, что сократит срок службы печатной платы. Несмотря на все режимы сбоев при изготовлении печатной платы, большинство сбоев происходит не во время изготовления печатной платы, а при последующем использовании.
Пайка и эксплуатационная среда платы часто приводят к различным сбоям платы с течением времени. Поток припоя, используемый для присоединения всех компонентов к печатной плате, может оставаться на поверхности печатной платы, которая разъедает и разъедает любой металл, с которым он контактирует. Поток припоя — не единственный коррозийный материал, который часто попадает на печатные платы, поскольку некоторые компоненты могут вытекать жидкости, которые со временем могут становиться коррозийными, а некоторые чистящие средства могут оказывать одинаковый эффект или оставлять проводящий остаток, который вызывает короткое замыкание на плате. Термоциклирование является еще одной причиной отказов печатной платы, которая может привести к расслоению печатной платы и играть роль в том, чтобы позволить металлическим волокнам расти между слоями печатной платы.
