Alles faalt op een bepaald punt en elektronica is geen uitzondering. Als u deze drie belangrijke faalmodi kent, kunnen ontwerpers robuustere ontwerpen maken en zelfs plannen voor verwachte mislukkingen.
Fout toestanden
Er zijn tal van redenen waarom componenten falen. Sommige fouten zijn traag en sierlijk wanneer er tijd is om het onderdeel te identificeren en te vervangen voordat het volledig defect raakt en de apparatuur niet werkt. Andere fouten zijn snel, gewelddadig en onverwacht, en allemaal worden ze getest tijdens tests voor productcertificering.
Component Pakket storingen
Het pakket van een component biedt twee kernfuncties, die de component tegen de omgeving beschermen en een manier bieden om de component op de schakeling aan te sluiten. Als de barrière die het onderdeel beschermt tegen de omgeving breekt, kunnen externe factoren zoals vochtigheid en zuurstof de veroudering van het onderdeel versnellen en ervoor zorgen dat het veel sneller faalt. Mechanisch falen van het pakket kan worden veroorzaakt door een aantal factoren, waaronder thermische stress, chemische reinigingsmiddelen en ultraviolet licht. Al deze oorzaken kunnen worden voorkomen door te anticiperen op deze gemeenschappelijke factoren en het ontwerp aan te passen. Mechanische storingen zijn slechts één oorzaak van pannes. Binnenin het pakket kunnen defecten in de productie leiden tot kortsluiting, de aanwezigheid van chemicaliën die een snelle veroudering van de halfgeleider of verpakking veroorzaken, of scheuren in afdichtingen die zich voortplanten wanneer het onderdeel door thermische cycli wordt gevoerd.
Soldeer- en contactfouten
Soldeerverbindingen vormen het belangrijkste contactmiddel tussen een component en een circuit en hebben een groot aantal storingen. Het gebruik van het verkeerde type soldeer met een component of PCB kan leiden tot elektromigratie van de elementen in het soldeersel die broze lagen vormen, intermetallische lagen genoemd. Deze lagen leiden tot gebroken soldeerverbindingen en ontsnappen vaak vroegtijdig. Thermische cycli zijn ook een hoofdoorzaak van het falen van soldeerverbindingen, vooral als de thermische uitzettingssnelheden van de materialen (componentpin, soldeer, PCB-tracecoating en PCB-spoor) anders zijn. Omdat al deze materialen worden opgewarmd en afgekoeld, kan er een enorme mechanische spanning tussen de materialen ontstaan die de fysieke soldeerverbinding kan verbreken, het onderdeel kan beschadigen of het PCB-spoor kan delamineren. Tin-snorharen op loodvrije soldeer kunnen ook een probleem zijn. Tin-snorharen groeien uit loodvrije soldeerverbindingen die contacten kunnen overbruggen of afbreken en kortsluiting kunnen veroorzaken.
PCB-storingen
Printplaten hebben verschillende algemene faalbronnen, sommige zijn afkomstig van het productieproces en sommige van de bedrijfsomgeving. Tijdens de productie kunnen de lagen in een printplaat verkeerd uitgelijnd zijn, wat leidt tot kortsluitingen, open circuits en gekruiste signaallijnen. Ook kunnen de chemicaliën die worden gebruikt bij het etsen van PCB's niet volledig worden verwijderd en een korte film creëren omdat sporen worden weggevreten. Het gebruik van de verkeerde gewichten van koper of platen kan tot verhoogde thermische spanningen leiden, waardoor de levensduur van de PCB wordt verkort. Bij alle faalwijzen bij de fabricage van een PCB komen de meeste storingen niet voor tijdens de fabricage van een PCB.
De soldeer- en operationele omgeving van een PCB leidt in de loop van de tijd vaak tot uiteenlopende printfouten. De soldeerflux die wordt gebruikt bij het bevestigen van alle componenten op een PCB, kan op het oppervlak van een PCB blijven achterblijven en elk metaal dat ermee in contact komt, gaat wegeten en corroderen. Soldeerflux is niet het enige corrosieve materiaal dat vaak zijn weg vindt naar PCB's, omdat sommige componenten vloeistoffen kunnen lekken die na verloop van tijd corrosief kunnen worden en verschillende reinigingsmiddelen hetzelfde effect kunnen hebben of een geleidend residu achterlaten dat kortsluiting veroorzaakt op het bord. Thermische cycli zijn een andere oorzaak van PCB-storingen die kunnen leiden tot delaminatie van de PCB en een rol spelen bij het laten groeien van metaalvezels tussen de lagen van een PCB.
