הכל נכשל בשלב מסוים, והאלקטרוניקה אינה יוצאת דופן. תכנון מערכות שצופות את שלושת מצבי הכשל העיקריים של הרכיבים האלקטרוניים עוזרים לחזק את המהימנות ואת יכולת השירות של רכיבים אלה.
מצבי כישלון
ישנן סיבות רבות לכך שרכיבים נכשלים. חלק מהתקלות הן איטיות וחינניות, שבהן יש זמן לזהות את הרכיב ולהחליפו לפני שהוא נכשל, והציוד מושבת. כשלים אחרים הם מהירים, אלימים ובלתי צפויים, וכולם נבדקים במהלך בדיקת הסמכת המוצר.
כשל בחבילת רכיבים
החבילה של רכיב מספקת שתי פונקציות ליבה: היא מגנה על הרכיב מהסביבה ומספקת דרך לחיבור של הרכיב למעגל. אם המחסום המגן על הרכיב מהסביבה נשבר, גורמים חיצוניים כמו לחות וחמצן מאיצים את הזדקנות הרכיב וגורמים לו להיכשל מהר יותר.
כשל מכני בחבילה נובע מכמה גורמים, כולל מתח תרמי, חומרי ניקוי כימיים ואור אולטרה סגול. ניתן למנוע את הסיבות הללו על ידי ציפייה לגורמים הנפוצים הללו והתאמת העיצוב בהתאם.
כשלים מכניים הם רק סיבה אחת לכשלים בחבילה. בתוך האריזה, פגמים בייצור עלולים להוביל לקצרים, נוכחות של כימיקלים הגורמים להזדקנות מהירה של המוליך למחצה או האריזה, או סדקים באטמים שמתפשטים כשהחלק עובר מחזורים תרמיים.
כשלי הלחמה ומגע
חיבורי הלחמה מספקים את האמצעי העיקרי למגע בין רכיב למעגל ויש להם חלק נכבד בכשלים.שימוש בסוג לא נכון של הלחמה עם רכיב או PCB יכול להוביל להגירה אלקטרומית של האלמנטים בריתך. התוצאה היא שכבות שבירות הנקראות שכבות בין-מתכתיות. שכבות אלו מובילות למפרקי הלחמה שבורים ולעיתים קרובות חומקות מגילוי מוקדם.
מחזורים תרמיים הם גם הסיבה העיקרית לכשל במפרק הלחמה, במיוחד אם שיעורי ההתפשטות התרמית של סיכת החומרים-רכיב, הלחמה, ציפוי עקבות PCB ועקבות PCB שונים. כאשר החומרים הללו מתחממים ומתקררים, נוצר ביניהם מתח מכני עצום, שעלול לשבור את חיבור ההלחמה, לפגוע ברכיב או להרוס את עקבות ה-PCB.
שפם פח על הלחמות נטולות עופרת יכולה גם להוות בעיה. שפם פח צומח מתוך חיבורי הלחמה נטולי עופרת שיכולים לגשר על מגעים או להתנתק ולגרום לקצרים.
PCB Failures
מעגלים המודפסים סובלים מכמה מקורות נפוצים לכשל, חלקם נובעים מתהליך הייצור וחלקם מסביבת ההפעלה.במהלך הייצור, השכבות בלוח PCB עשויות להיות לא מיושרות, מה שיוביל לקצר חשמלי, מעגלים פתוחים וקווי אות מוצלבים. כמו כן, ייתכן שהכימיקלים המשמשים בתחריט לוחות PCB לא יוסרו לחלוטין וליצור מכנסיים קצרים כאשר עקבות נאכלים.
שימוש במשקל נחושת שגוי או בעיות ציפוי עלולים להוביל למתחים תרמיים מוגברים המקצרים את חיי ה-PCB. למרות מצבי הכשל בייצור של PCB, רוב התקלות לא מתרחשות במהלך ייצור של PCB אלא בשימוש מאוחר יותר.
סביבת ההלחמה והתפעול של PCB מובילה לרוב למגוון תקלות PCB לאורך זמן. שטף ההלחמה המשמש להצמדת הרכיבים ל-PCB עשוי להישאר על פני השטח של PCB, אשר יאכל ויאכל כל מגע מתכת.
שטף הלחמה אינו החומר המאכל היחיד שלעיתים קרובות מוצא את דרכו אל PCB מכיוון שרכיבים מסוימים עשויים לדלוף נוזלים שעלולים להפוך למאכלים עם הזמן. מספר חומרי ניקוי יכולים להיות בעלי אותה השפעה או להשאיר שאריות מוליכות, מה שגורם לקצרים על הלוח.
רכיבה תרמית היא סיבה נוספת לכשלים ב-PCB, שעלולים להוביל לדה למינציה של ה-PCB ולמלא תפקיד במתן לסיבי מתכת לצמוח בין שכבות ה-PCB.
