همه چیز در نقطه ای از کار می افتد و الکترونیک نیز از این قاعده مستثنی نیست. طراحی سیستم‌هایی که سه حالت اولیه خرابی قطعات الکترونیکی را پیش‌بینی می‌کنند، به تقویت قابلیت اطمینان و قابلیت سرویس این قطعات کمک می‌کند.
حالات شکست
دلایل متعددی برای خرابی کامپوننت ها وجود دارد. برخی از خرابی ها آهسته و زیبا هستند، جایی که زمان برای شناسایی قطعه و تعویض آن قبل از خرابی وجود دارد و تجهیزات از کار افتاده است. سایر خرابی‌ها سریع، خشونت‌آمیز و غیرمنتظره هستند که همه آنها در طول آزمایش گواهینامه محصول آزمایش می‌شوند.
مشکلات بسته مؤلفه
بسته یک کامپوننت دو عملکرد اصلی را ارائه می دهد: از قطعه در برابر محیط محافظت می کند و راهی برای اتصال قطعه به مدار فراهم می کند. اگر سد محافظ قطعه در برابر محیط بشکند، عوامل بیرونی مانند رطوبت و اکسیژن پیری قطعه را تسریع کرده و باعث از کار افتادن سریعتر آن می شود.
شکست مکانیکی پکیج ناشی از عوامل متعددی از جمله استرس حرارتی، پاک کننده های شیمیایی و اشعه ماوراء بنفش است. با پیش‌بینی این عوامل رایج و تنظیم طرح بر اساس آن، می‌توان از این علل جلوگیری کرد.
خرابی های مکانیکی تنها یکی از دلایل خرابی پکیج است. در داخل بسته، نقص در ساخت می تواند منجر به شلوارک، وجود مواد شیمیایی که باعث پیری سریع نیمه هادی یا بسته می شود، یا ترک در مهر و موم هایی که در طی چرخه حرارتی قطعه منتشر می شود.
شکست اتصالات لحیم کاری و تماس
اتصالات لحیم کاری وسیله اصلی تماس بین یک قطعه و یک مدار را فراهم می کنند و سهم نسبتاً خوبی از خرابی دارند.استفاده از نوع نامناسب لحیم کاری با یک قطعه یا PCB می تواند منجر به مهاجرت الکتریکی عناصر در جوش شود. نتیجه لایه های شکننده ای است که لایه های بین فلزی نامیده می شوند. این لایه ها منجر به شکستگی اتصالات لحیم کاری می شوند و اغلب از تشخیص زودهنگام اجتناب می کنند.
سیکل های حرارتی نیز یکی از دلایل اصلی خرابی اتصالات لحیم کاری هستند، به خصوص اگر نرخ انبساط حرارتی مواد - پین اجزا، لحیم کاری، پوشش ردیابی PCB و ردیابی PCB متفاوت باشد. با گرم شدن و سرد شدن این مواد، تنش مکانیکی عظیمی بین آنها ایجاد می شود که می تواند اتصال لحیم کاری را بشکند، به قطعه آسیب برساند یا رد PCB را لایه برداری کند.
سبیل های قلع روی لحیم های بدون سرب نیز می تواند مشکل ساز باشد. سبیل‌های حلبی از اتصالات لحیم کاری بدون سرب رشد می‌کنند که می‌توانند تماس‌ها را پل بزنند یا پاره شوند و باعث ایجاد شورت شوند.
خرابی PCB
بردهای مدار چاپی از چندین منبع خرابی متداول رنج می برند که برخی از فرآیند تولید و برخی از محیط عملیاتی ناشی می شوند.در طول ساخت، لایه‌های برد PCB ممکن است به هم نخورده و منجر به اتصال کوتاه، مدار باز و خطوط سیگنال متقاطع شود. همچنین، ممکن است مواد شیمیایی مورد استفاده در اچ کردن برد PCB به طور کامل حذف نشوند و با از بین رفتن آثار شورت ایجاد کنند.
استفاده از وزن اشتباه مس یا مسائل مربوط به آبکاری می تواند منجر به افزایش تنش های حرارتی شود که عمر PCB را کوتاه می کند. علیرغم حالت های خرابی در ساخت PCB، بیشتر خرابی ها در طول ساخت PCB رخ نمی دهد، بلکه در استفاده بعدی رخ می دهد.
محیط لحیم کاری و عملیاتی PCB اغلب منجر به انواع خرابی PCB در طول زمان می شود. شار لحیم مورد استفاده در اتصال قطعات به PCB ممکن است روی سطح PCB باقی بماند، که هر تماس فلزی را از بین می برد و خورده می شود.
شار لحیم کاری تنها ماده خورنده ای نیست که اغلب به PCB ها راه پیدا می کند، زیرا برخی از اجزا ممکن است مایعاتی نشت کنند که در طول زمان می توانند خورنده شوند. چندین ماده تمیزکننده می‌توانند اثر مشابهی داشته باشند یا بقایای رسانایی باقی بگذارند که باعث ایجاد شورت روی تخته می‌شود.
چرخه حرارتی یکی دیگر از دلایل خرابی PCB است که می تواند منجر به لایه برداری PCB شود و در رشد الیاف فلزی در بین لایه های PCB نقش داشته باشد.
