Alt fejler på et tidspunkt, og elektronik er ingen undtagelse. At designe systemer, der forudser de tre primære elektroniske komponentfejltilstande, hjælper med at styrke pålideligheden og brugbarheden af disse komponenter.
Fejltilstande
Der er mange grunde til, at komponenter fejler. Nogle fejl er langsomme og yndefulde, hvor der er tid til at identificere komponenten og udskifte den, før den fejler, og udstyret er nede. Andre fejl er hurtige, voldsomme og uventede, som alle testes for under produktcertificeringstestning.
Komponentpakkefejl
Pakke af en komponent har to kernefunktioner: den beskytter komponenten mod miljøet og giver en måde, hvorpå komponenten kan forbindes til kredsløbet. Hvis barrieren, der beskytter komponenten mod omgivelserne, går i stykker, fremskynder udefrakommende faktorer såsom fugt og ilt ældningen af komponenten og får den til at svigte hurtigere.
Mekanisk fejl i pakken skyldes flere faktorer, herunder termisk stress, kemiske rengøringsmidler og ultraviolet lys. Disse årsager kan forebygges ved at forudse disse fælles faktorer og justere designet i overensstemmelse hermed.
Mekaniske fejl er kun én årsag til pakkefejl. Inde i pakken kan produktionsfejl føre til kortslutninger, tilstedeværelsen af kemikalier, der forårsager hurtig ældning af halvlederen eller pakken, eller revner i forseglinger, der forplanter sig, når delen gennemgår termiske cyklusser.
Loddesamling og kontaktfejl
Loddeforbindelser er det primære middel til kontakt mellem en komponent og et kredsløb og har deres rimelige andel af fejl. Brug af den forkerte type loddemetal med en komponent eller PCB kan føre til elektromigrering af elementerne i svejsningen. Resultatet er skøre lag kaldet intermetalliske lag. Disse lag fører til knækkede loddesamlinger og undgår ofte tidlig påvisning.
Termiske cyklusser er også en hovedårsag til loddeforbindelsesfejl, især hvis de termiske ekspansionshastigheder af materialer-komponentstiften, loddemetal, PCB-sporbelægning og PCB-sporing er forskellige. Når disse materialer opvarmes og afkøles, dannes der massive mekaniske spændinger mellem dem, som kan bryde loddeforbindelsen, beskadige komponenten eller delaminere PCB-sporet.
Tin knurhår på blyfri lodninger kan også være et problem. Blikhår vokser ud af blyfri loddesamlinger, der kan bygge bro over kontakter eller knække og forårsage kortslutninger.
PCB-fejl
Trykte kredsløb lider af flere almindelige kilder til fejl, nogle stammer fra fremstillingsprocessen og nogle fra driftsmiljøet. Under fremstillingen kan lagene i et printkort være forkert justeret, hvilket fører til kortslutninger, åbne kredsløb og krydsede signallinjer. Kemikalierne, der bruges til ætsning af printplader, fjernes muligvis ikke helt og danner shorts, efterhånden som spor bliver spist væk.
Brug af den forkerte kobbervægt eller problemer med plettering kan føre til øgede termiske spændinger, der forkorter printkortets levetid. På trods af fejltilstande i fremstillingen af et printkort opstår de fleste fejl ikke under fremstillingen af et printkort, men snarere ved senere brug.
Lodde- og driftsmiljøet for et PCB fører ofte til en række PCB-fejl over tid. Loddefluxen, der bruges til at fastgøre komponenterne til et PCB, kan forblive på overfladen af et PCB, hvilket vil æde og tære enhver metalkontakt.
Loddeflux er ikke det eneste ætsende materiale, der ofte finder vej til PCB'er, da nogle komponenter kan lække væsker, der kan blive ætsende over tid. Flere rengøringsmidler kan have samme effekt eller efterlade en ledende rest, som forårsager kortslutninger på pladen.
Termisk cykling er en anden årsag til PCB-fejl, som kan føre til delaminering af PCB'et og spille en rolle i at lade metalfibre vokse ind mellem lagene af et PCB.
