Tot falla en algun moment, i l'electrònica no és una excepció. Dissenyar sistemes que anticipin els tres modes de fallada dels components electrònics principals ajuda a reforçar la fiabilitat i la capacitat de servei d'aquests components.
Modes d'error
Hi ha nombrosos motius pels quals els components fallen. Algunes avaries són lentes i elegants, on hi ha temps per identificar el component i substituir-lo abans que falli i l'equip està caigut. Altres errors són ràpids, violents i inesperats, tots els quals es comprova durant les proves de certificació del producte.
Errores del paquet de components
El paquet d'un component ofereix dues funcions bàsiques: protegeix el component del medi ambient i proporciona una manera perquè el component es connecti al circuit. Si es trenca la barrera que protegeix el component del medi ambient, factors externs com la humitat i l'oxigen acceleren l'envelliment del component i fan que falli més ràpidament.
La fallada mecànica del paquet és el resultat de diversos factors, com ara l'estrès tèrmic, els netejadors químics i la llum ultraviolada. Aquestes causes es poden prevenir anticipant aquests factors comuns i ajustant el disseny en conseqüència.
Les fallades mecàniques són només una de les causes dels errors dels paquets. Dins de l'envàs, els defectes de fabricació poden provocar curts, la presència de productes químics que causen un ràpid envelliment del semiconductor o del paquet, o esquerdes en els segells que es propaguen a mesura que la peça passa per cicles tèrmics.
Fallades d'unió i contacte de soldadura
Les juntes de soldadura proporcionen el mitjà principal de contacte entre un component i un circuit i tenen la seva bona part de fallades. L'ús del tipus incorrecte de soldadura amb un component o PCB pot provocar l'electromigració dels elements de la soldadura. El resultat són capes fràgils anomenades capes intermetàl·liques. Aquestes capes donen lloc a unions de soldadura trencades i sovint eluden la detecció precoç.
Els cicles tèrmics també són una de les principals causes de la fallada de la junta de soldadura, especialment si les taxes d'expansió tèrmica dels materials (pin del component, soldadura, recobriment de traça de PCB i traça de PCB) són diferents. A mesura que aquests materials s'escalfen i es refreden, es forma una tensió mecànica massiva entre ells, que pot trencar la connexió de soldadura, danyar el component o deslaminar la traça de la PCB.
Els bigotis de llauna a les soldadures sense plom també poden ser un problema. Els bigotis de llauna creixen de juntes de soldadura sense plom que poden unir els contactes o trencar-se i provocar curts.
Fallades de PCB
Les plaques de circuits impresos pateixen diverses fonts habituals de fallades, algunes derivades del procés de fabricació i altres de l'entorn operatiu. Durant la fabricació, les capes d'una placa PCB poden estar desalineades, provocant curtcircuits, circuits oberts i línies de senyal creuades. A més, és possible que els productes químics utilitzats en el gravat de plaques de PCB no s'eliminin completament i creïn curts a mesura que es mengen les traces.
L'ús de pes de coure o problemes de revestiment incorrectes pot provocar un augment de les tensions tèrmiques que escurcen la vida útil del PCB. Malgrat els modes de fallada en la fabricació d'una PCB, la majoria de fallades no es produeixen durant la fabricació d'una PCB, sinó en un ús posterior.
L'entorn de soldadura i operació d'una PCB sovint condueix a una varietat de fallades de PCB al llarg del temps. El flux de soldadura que s'utilitza per connectar els components a una PCB pot romandre a la superfície d'una PCB, cosa que consumirà i corroirà qualsevol contacte metàl·lic.
El flux de soldadura no és l'únic material corrosiu que sovint arriba als PCB, ja que alguns components poden filtrar fluids que poden tornar-se corrosius amb el temps. Diversos agents de neteja poden tenir el mateix efecte o deixar un residu conductor, que provoca curts a la pissarra.
El cicle tèrmic és una altra de les causes de fallades de la PCB, que pot provocar la delaminació de la PCB i tenir un paper en deixar que les fibres metàl·liques creixin entre les capes d'una PCB.
