Všetko zlyhá v určitom bode a elektronika nie je výnimkou. Poznanie týchto troch hlavných režimov porúch môže pomôcť návrhárom vytvoriť robustnejšie návrhy a dokonca plánovať očakávané zlyhania.
Režimy porúch
Existuje mnoho dôvodov, prečo sú komponenty zlyhané. Niektoré poruchy sú pomalé a elegantné, keď je čas určiť komponent a nahradiť ho skôr, než úplne zlyhá a zariadenie nie je v poriadku. Ďalšie chyby sú rýchle, násilné a neočakávané, z ktorých všetky sú testované počas testovania certifikácie produktov.
Zlyhanie balíka komponentov
Balík komponentu poskytuje dve hlavné funkcie, ktoré chránia komponent od prostredia a poskytujú spôsob, ako sa komponent môže pripojiť k okruhu. Ak sa bariéra chráni zložku pred okolím, vonkajšie faktory, ako je vlhkosť a kyslík, môžu urýchliť starnutie komponentu a spôsobiť jeho zlyhanie oveľa rýchlejšie. Mechanické zlyhanie balenia môže byť spôsobené viacerými faktormi vrátane tepelného namáhania, chemických čistiacich prostriedkov a ultrafialového svetla. Všetky tieto príčiny možno zabrániť predvídaním týchto spoločných faktorov a prispôsobením návrhu. Mechanické zlyhania sú iba jednou z príčin porúch balíkov. Vnútri obalu môžu chyby vo výrobe viesť k šortám, prítomnosti chemikálií, ktoré spôsobujú rýchle starnutie polovodiča alebo obalu, alebo praskliny v tesneniach, ktoré sa šíria ako súčasť tepelných cyklov.
Poruchy spájkovania a kontaktov
Spájkované spoje poskytujú hlavné prostriedky na styk medzi komponentom a obvodom a majú spravodlivý podiel z porúch. Použitie zlého typu spájky s komponentom alebo PCB môže viesť k elektromigrácii prvkov v spájke, ktoré tvoria krehké vrstvy nazývané intermetalické vrstvy. Tieto vrstvy vedú k rozbitým spájkovacím spojom a často sa vyhýbajú včasnej detekcii. Termické cykly sú tiež hlavnou príčinou zlyhania spájkovacej spojky, najmä ak sú miery tepelnej rozťažnosti materiálov (komponentný kolík, spájka, stopa po stopách PCB a stopa PCB) odlišné. Keď sa všetky tieto materiály zahrejú a ochladia, môže sa medzi nimi vytvoriť masívne mechanické napätie, ktoré môže prerušiť fyzické spájkovanie, poškodiť komponent alebo oddeliť stopu PCB. Cínové fúzy na bezolovnatých spájkach môžu byť tiež problémom. Cínové chĺpky vyrastajú z bezolovnatých spájkovacích kĺbov, ktoré môžu prekonať kontakty alebo sa prerušiť a spôsobiť šortky.
Zlyhania PCB
Dosky s plošnými spojmi majú niekoľko bežných zdrojov poruchy, niektoré pochádzajú z výrobného procesu a niektoré z prevádzkových prostredí. Počas výroby môžu byť vrstvy na doske plošných spojov nesprávne nasmerované, čo vedie k skratom, otvoreným obvodom a križovaným signálnym linkám. Taktiež chemikálie používané pri leptaní dosky plošných spojov nemusia byť úplne odstránené a vytvárať šortky, pretože stopy sú zjednotené. Použitie nesprávnej hmotnosti medi alebo pokovovania môže viesť k zvýšenému tepelnému namáhaniu, ktoré skráti životnosť PCB. Pri všetkých chybových režimoch pri výrobe PCB sa väčšina porúch nevyskytuje počas výroby PCB.
Spájkovacie a prevádzkové prostredie dosky plošných spojov často vedie k rôznym chybám PCB v priebehu času. Spájkovací tok použitý pri pripojení všetkých komponentov k PCB môže zostať na povrchu PCB, ktorý bude zničiť a korodovať akýkoľvek kov, s ktorým prichádza do kontaktu. Spájkovací tok nie je jediný žieravý materiál, ktorý sa často nachádza na PCB, pretože niektoré zložky môžu vytekať kvapaliny, ktoré sa môžu časom korigovať a niekoľko čistiacich prostriedkov môže mať rovnaký účinok alebo nechať vodivý zvyšok, ktorý spôsobuje šortky na doske. Tepelná cyklizácia je ďalšou príčinou zlyhaní PCB, ktorá môže viesť k delaminácii PCB a zohráva úlohu pri ponechaní kovových vlákien rastúcich medzi vrstvami PCB.
