Tutto fallisce a un certo punto e l'elettronica non fa eccezione. La progettazione di sistemi che anticipino le tre modalità di guasto dei componenti elettronici primari aiuta a rafforzare l'affidabilità e la funzionalità di tali componenti.
Modalità di errore
Ci sono numerosi motivi per cui i componenti si guastano. Alcuni guasti sono lenti e aggraziati, dove c'è tempo per identificare il componente e sostituirlo prima che si guasti e l'attrezzatura è inattiva. Altri guasti sono rapidi, violenti e imprevisti, tutti testati durante i test di certificazione del prodotto.
Errori pacchetto componenti
Il pacchetto di un componente fornisce due funzioni principali: protegge il componente dall'ambiente e fornisce un modo per il componente di connettersi al circuito. Se la barriera che protegge il componente dall'ambiente si rompe, fattori esterni come l'umidità e l'ossigeno accelerano l'invecchiamento del componente e ne provocano il cedimento più rapido.
Il guasto meccanico del pacchetto è dovuto a diversi fattori, tra cui stress termico, detergenti chimici e luce ultravioletta. Queste cause possono essere prevenute anticipando questi fattori comuni e adeguando il design di conseguenza.
I guasti meccanici sono solo una delle cause dei guasti dei pacchetti. All'interno della confezione, difetti di fabbricazione possono portare a cortocircuiti, presenza di sostanze chimiche che causano un rapido invecchiamento del semiconduttore o della confezione, o crepe nelle guarnizioni che si propagano quando la parte attraversa i cicli termici.
Guasto di saldatura e contatto
I giunti di saldatura forniscono il mezzo principale di contatto tra un componente e un circuito e hanno la loro giusta quota di guasti. L'uso del tipo sbagliato di saldatura con un componente o PCB può portare all'elettromigrazione degli elementi nella saldatura. Il risultato sono strati fragili chiamati strati intermetallici. Questi strati portano a giunti di saldatura rotti e spesso sfuggono al rilevamento precoce.
I cicli termici sono anche una delle principali cause di cedimento del giunto di saldatura, soprattutto se i tassi di espansione termica dei componenti dei materiali (perno, saldatura, rivestimento di traccia PCB e traccia PCB) sono diversi. Quando questi materiali si riscaldano e si raffreddano, tra di loro si formano enormi sollecitazioni meccaniche, che possono rompere la connessione di saldatura, danneggiare il componente o delaminare la traccia del PCB.
Anche i baffi di stagno sulle saldature senza piombo possono essere un problema. I baffi di stagno crescono dai giunti di saldatura senza piombo che possono colmare i contatti o rompersi e causare cortocircuiti.
Errori PCB
I circuiti stampati subiscono diverse cause comuni di guasto, alcune derivanti dal processo di produzione e altre dall'ambiente operativo. Durante la produzione, gli strati in una scheda PCB possono essere disallineati, causando cortocircuiti, circuiti aperti e linee di segnale incrociate. Inoltre, le sostanze chimiche utilizzate nell'incisione delle schede PCB potrebbero non essere completamente rimosse e creare cortocircuiti poiché le tracce vengono consumate.
L'utilizzo di un peso di rame sbagliato o problemi di placcatura può portare a maggiori sollecitazioni termiche che riducono la vita del PCB. Nonostante le modalità di guasto nella produzione di un PCB, la maggior parte dei guasti non si verifica durante la produzione di un PCB ma piuttosto in un uso successivo.
L'ambiente operativo e di saldatura di un PCB spesso porta a una serie di guasti del PCB nel tempo. Il flusso di saldatura utilizzato per collegare i componenti a un PCB può rimanere sulla superficie di un PCB, consumando e corrodendo qualsiasi contatto metallico.
Il flusso di saldatura non è l'unico materiale corrosivo che spesso finisce sui PCB poiché alcuni componenti possono perdere fluidi che possono diventare corrosivi nel tempo. Diversi detergenti possono avere lo stesso effetto o lasciare un residuo conduttivo, che provoca cortocircuiti sulla scheda.
Il ciclo termico è un' altra causa di guasti del PCB, che può portare alla delaminazione del PCB e svolgere un ruolo nel lasciare che le fibre metalliche crescano tra gli strati di un PCB.
