Egyszer minden meghibásodik, és ez alól az elektronika sem kivétel. Az olyan rendszerek tervezése, amelyek előre jelzik a három elsődleges elektronikai alkatrész meghibásodási módját, segít megerősíteni ezen alkatrészek megbízhatóságát és szervizelhetőségét.
Hibamódok
Az összetevők meghibásodásának számos oka lehet. Egyes meghibásodások lassúak és kecsesek, ahol van idő az alkatrész azonosítására és cseréjére, mielőtt meghibásodik, és a berendezés leállna. Az egyéb hibák gyorsak, erőszakosak és váratlanok, és mindegyiket a terméktanúsítási tesztelés során tesztelik.
Alkatrészcsomag-hibák
Egy komponens csomagja két alapvető funkciót lát el: megvédi az alkatrészt a környezettől, és lehetőséget biztosít az alkatrésznek az áramkörhöz való csatlakozására. Ha az alkatrészt a környezettől védő gát elszakad, a külső tényezők, például a páratartalom és az oxigén felgyorsítják az alkatrész öregedését, és gyorsabban meghibásodnak.
A csomag mechanikai meghibásodását több tényező okozza, beleértve a hőterhelést, a vegyi tisztítószereket és az ultraibolya fényt. Ezek az okok megelőzhetők, ha előre látjuk ezeket a gyakori tényezőket, és ennek megfelelően módosítjuk a tervezést.
A mechanikai hibák csak az egyik oka a csomaghibáknak. A csomagoláson belül a gyártási hibák rövidzárlathoz, a félvezető vagy a csomagolás gyors öregedését okozó vegyszerek jelenlétéhez, vagy a tömítések repedéseihez vezethetnek, amelyek továbbterjednek, amikor az alkatrész hőciklusokon megy keresztül.
Forrasztási csatlakozási és érintkezési hibák
A forrasztott kötések biztosítják az elsődleges érintkezési eszközt az alkatrész és az áramkör között, és a meghibásodások méltányos részét képezik. Ha nem megfelelő típusú forrasztóanyagot használ egy alkatrészhez vagy PCB-hez, az a hegesztési varratban lévő elemek elektromigrációjához vezethet. Az eredmény rideg rétegek, úgynevezett intermetallikus rétegek. Ezek a rétegek törött forrasztásokhoz vezetnek, és gyakran elkerülik a korai felismerést.
A hőciklusok is a forrasztási kötések meghibásodásának egyik fő oka, különösen, ha az anyagok – a komponens csapja, a forrasztás, a nyomtatott áramkör-bevonat és a nyomtatott áramkör nyomvonala – hőtágulási sebessége eltérő. Ahogy ezek az anyagok felmelegednek és lehűlnek, hatalmas mechanikai feszültség keletkezik közöttük, ami megszakíthatja a forrasztási csatlakozást, károsíthatja az alkatrészt, vagy leválhatja a nyomtatott áramköri nyomokat.
Az ólommentes forraszanyagok ónos bajusza is problémát jelenthet. Ólommentes forrasztási kötésekből ónbajuszok nőnek ki, amelyek áthidalhatják az érintkezőket vagy eltörhetnek, és rövidzárlatot okozhatnak.
NYÁK-hibák
A nyomtatott áramköri lapok számos gyakori hibaforrástól szenvednek, amelyek egy része a gyártási folyamatból, más részük pedig a működési környezetből ered. A gyártás során előfordulhat, hogy a NYÁK-kártya rétegei rosszul igazodnak, ami rövidzárlathoz, szakadásokhoz és keresztezett jelvezetékekhez vezethet. Ezenkívül előfordulhat, hogy a nyomtatott áramköri lapok maratásához használt vegyszerek nem távolíthatók el teljesen, és rövidzárlatot okoznak, mivel a nyomok elfogynak.
A nem megfelelő rézsúly használata vagy a bevonat problémák megnövekedett hőfeszültséghez vezethetnek, ami lerövidíti a nyomtatott áramköri lap élettartamát. A PCB-k gyártásának meghibásodási módjai ellenére a legtöbb meghibásodás nem a PCB gyártása során, hanem a későbbi használat során következik be.
A nyomtatott áramköri lapok forrasztási és működési környezete gyakran sokféle PCB meghibásodásához vezet az idő múlásával. Az alkatrészek NYÁK-hoz való rögzítéséhez használt forrasztófolyasztószer a NYÁK felületén maradhat, ami felemészti és korrodálja a fémkontaktusokat.
A forrasztófolyasztószer nem az egyetlen korrozív anyag, amely gyakran rákerül a PCB-kre, mivel egyes alkatrészek szivároghatnak ki folyadékokból, amelyek idővel korrozívvá válhatnak. Számos tisztítószer ugyanazt a hatást fejtheti ki, vagy vezetőképes maradékot hagyhat maga után, ami rövidzárlatot okoz a táblán.
A hőciklus a PCB meghibásodásának egy másik oka, ami a PCB leválásához vezethet, és szerepet játszik abban, hogy a fémszálak benőjenek a PCB rétegei közé.
