Kaikki epäonnistuu jossain vaiheessa, eikä elektroniikka ole poikkeus. Kolmea ensisijaista elektroniikkakomponenttivikatilaa ennakoivien järjestelmien suunnittelu auttaa vahvistamaan näiden komponenttien luotettavuutta ja huollettavuutta.
Vikatilat
Osien epäonnistumiseen on monia syitä. Jotkut viat ovat hitaita ja sulavia, jolloin on aikaa tunnistaa komponentti ja vaihtaa se ennen kuin se vioittuu, ja laite on alhaalla. Muut viat ovat nopeita, väkiv altaisia ja odottamattomia, ja ne kaikki testataan tuotteen sertifiointitestauksen aikana.
Komponenttipakettivirheet
Komponentin paketissa on kaksi ydintoimintoa: se suojaa komponenttia ympäristöltä ja tarjoaa tavan kytkeä komponentti piiriin. Jos komponenttia ympäristöltä suojaava este rikkoutuu, ulkoiset tekijät, kuten kosteus ja happi, kiihdyttävät komponentin vanhenemista ja saavat sen rikki nopeammin.
Pakkauksen mekaaninen vika johtuu useista tekijöistä, mukaan lukien lämpörasitukset, kemialliset puhdistusaineet ja ultraviolettivalo. Nämä syyt voidaan estää ennakoimalla nämä yleiset tekijät ja säätämällä suunnittelua sen mukaisesti.
Mekaaniset viat ovat vain yksi syy pakettivirheisiin. Pakkauksen sisällä valmistusvirheet voivat johtaa oikosulkuihin, puolijohteen tai pakkauksen nopeaa vanhenemista aiheuttavien kemikaalien esiintymiseen tai tiivisteiden halkeamiin, jotka leviävät osan lämpenemisen aikana.
Juotosliitos- ja kosketushäiriöt
Juotosliitokset muodostavat ensisijaisen yhteyden komponentin ja piirin välillä, ja niillä on kohtuullinen osuus vioista. Väärän tyyppisen juotteen käyttö komponentin tai piirilevyn kanssa voi johtaa elementtien sähköiseen siirtymiseen hitsauksessa. Tuloksena on hauraita kerroksia, joita kutsutaan intermetallisiksi kerroksiksi. Nämä kerrokset johtavat rikkoutuneisiin juotosliitoksiin, eivätkä ne usein havaitse varhaisessa vaiheessa.
Lämpösyklit ovat myös tärkein syy juotosliitoksen epäonnistumiseen, varsinkin jos materiaalien - komponenttitapin, juotteen, piirilevyn jälkipinnoitteen ja piirilevyjäljen - lämpölaajenemisnopeudet ovat erilaisia. Kun nämä materiaalit kuumenevat ja jäähtyvät, niiden väliin muodostuu massiivinen mekaaninen jännitys, joka voi rikkoa juotosliitoksen, vahingoittaa komponenttia tai irrottaa piirilevyjäljen.
Lyijyttömän juotoksen tinaviikset voivat myös olla ongelma. Tinaviikset kasvavat lyijyttömistä juotosliitoksista, jotka voivat silloittaa kontakteja tai katketa ja aiheuttaa oikosulkuja.
PCB-virheet
Painetut piirilevyt kärsivät useista yleisistä vikojen lähteistä, joista osa johtuu valmistusprosessista ja osa käyttöympäristöstä. Valmistuksen aikana piirilevyn kerrokset voivat kohdistua väärin, mikä johtaa oikosulkuihin, avoimiin piireihin ja ristikkäisiin signaalilinjoihin. Myöskään piirilevyjen syövytyksessä käytettyjä kemikaaleja ei välttämättä poisteta kokonaan ja ne voivat aiheuttaa shortseja, kun jäljet syövät pois.
Väärän kuparipainon käyttäminen tai pinnoitusongelmat voivat lisätä lämpöjännitystä, mikä lyhentää piirilevyn käyttöikää. Huolimatta piirilevyn valmistuksen vikatiloista, useimmat viat eivät tapahdu piirilevyn valmistuksen aikana, vaan pikemminkin myöhemmässä käytössä.
piirilevyn juotos- ja käyttöympäristö johtaa usein useisiin piirilevyvirheisiin ajan myötä. Komponenttien PCB:hen kiinnittämisessä käytetty juotosvirtaus voi jäädä piirilevyn pinnalle, mikä syö ja syövyttää kaikki metallikontaktit.
Juotefluksi ei ole ainoa syövyttävä materiaali, joka usein päätyy PCB-levyille, koska jotkin komponentit voivat vuotaa nesteitä, jotka voivat muuttua syövyttäväksi ajan myötä. Useilla puhdistusaineilla voi olla sama vaikutus tai ne voivat jättää sähköä johtavan jäännöksen, mikä aiheuttaa oikosulkuja levylle.
Lämpökierto on toinen PCB-vikojen syy, joka voi johtaa piirilevyn delaminaatioon ja vaikuttaa metallikuitujen kasvamiseen piirilevyn kerrosten väliin.
