Sve u nekom trenutku ne uspijeva i elektronika nije iznimka. Poznavanje ovih tri glavna modusa neuspjeha može pomoći dizajnerima stvoriti više robusnih dizajna, pa čak i planirati očekivane kvarove.
Načina neuspjeha
Postoje brojni razlozi zašto komponente ne uspiju . Neki kvarovi su spor i graciozan, gdje postoji vrijeme da se identificira komponenta i zamijenite ga prije nego što potpuno ne uspije i oprema je dolje. Drugi kvarovi su brzi, nasilni i neočekivani, a svi su testirani tijekom testiranja certificiranja proizvoda.
Kvar komponente paketa
Paket komponente osigurava dvije osnovne funkcije, zaštitu komponente iz okoline i način povezivanja komponente s krugom. Ako se prepreka koja štiti komponentu od okoline pukne, vanjski čimbenici kao što su vlažnost i kisik mogu ubrzati starenje komponente i uzrokovati brže propadanje komponente. Mehaničko zatajenje pakiranja može biti uzrokovano nizom čimbenika, uključujući toplinski stres, kemijske čistače i ultraljubičasto svjetlo. Svi ovi uzroci mogu se spriječiti predviđanjem tih zajedničkih čimbenika i podešavanjem dizajna. Mehanički kvarovi samo su jedan od uzroka kvarova u pakiranju. Unutar pakiranja, nedostaci u proizvodnji mogu dovesti do kratkih hlača, prisutnosti kemikalija koje uzrokuju brzo starenje poluvodiča ili pakiranja, ili pukotine u brtvama koje se šire kao dio se provode kroz termičke cikluse.
Zavarene spojnice i kontaktne kvarove
Spojevi za lemljenje osiguravaju glavno sredstvo kontakta između komponente i kruga i imaju njihov pravi udio neuspjeha. Korištenje pogrešne vrste lemljenja s komponentom ili PCB-om može dovesti do elektromigracije elemenata u lemljenju koji čine lomljive slojeve zvane intermetalni slojevi. Ti slojevi dovode do slomljenih spojeva za lemljenje i često izbjegavaju rano otkrivanje. Termični ciklusi su također glavni uzrok zagušenja lemljenja, pogotovo ako su stope toplinske ekspanzije materijala (komponenske igle, lemljenje, premazivanje PCB tragovima i tragovi PCB-a) različiti. Budući da se svi ovi materijali zagrijavaju i ohlade, između njih mogu nastati masivni mehanički stres koji može uništiti fizičku vezu, oštetiti komponentu ili oduzeti trag PCB-a. Tinovi brkovi na olovnim slobodnim lemljenjima također mogu biti problem. Tinovi brkovi rastu iz zglobova bez olova koji mogu premostiti kontakte ili se slomiti i izazvati kratke hlače.
PCB neuspjesi
PCB ploče imaju nekoliko uobičajenih izvora neuspjeha, neki proizlaze iz proizvodnog procesa, a neki iz operativnog okruženja. Tijekom proizvodnje slojevi na ploči PCB-a mogu biti neusklađeni, što dovodi do kratkih spojeva, otvorenih krugova i prekriženih signalnih vodova. Isto tako kemikalije koje se koriste u napajanju pločica na PCB-u ne smiju se potpuno ukloniti i stvoriti kratke hlače dok se tragovi jedu. Korištenje pogrešne težine bakra ili platinga može dovesti do povećanih toplinskih naprezanja što će skratiti život PCB-a. Uz sve načine kvara u proizvodnji PCB-a, većina se kvarova ne javlja tijekom izrade PCB-a.
Lijevanje i radno okruženje PCB-a često dovodi do različitih PCB kvarova tijekom vremena. Protok lemljenja koji se koristi pri pričvršćivanju svih komponenti na PCB može ostati na površini PCB-a koji će uništiti i korodirati bilo koji metal s kojim dolazi u kontakt. Lijevani tok nije jedini korozivni materijal koji često pronalazi svoj put prema PCB-ima jer neke komponente mogu curiti tekućine koje tijekom vremena mogu postati korozivne, a nekoliko sredstava za čišćenje može imati isti učinak ili ostaviti vodljivi ostatak koji uzrokuje kratke hlače na ploči. Termalni ciklus je još jedan uzrok kvarova PCB-a koji mogu dovesti do delaminacije PCB-a i igraju ulogu u ostavljanju metalnih vlakana rastu između slojeva PCB-a.