ทุกอย่างล้มเหลว และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็ไม่มีข้อยกเว้น การออกแบบระบบที่คาดการณ์ถึงโหมดความล้มเหลวของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์หลักสามโหมดจะช่วยเสริมความน่าเชื่อถือและความสามารถในการซ่อมบำรุงของส่วนประกอบเหล่านั้น
โหมดล้มเหลว
มีสาเหตุหลายประการที่ทำให้ส่วนประกอบล้มเหลว ความล้มเหลวบางอย่างช้าและสวยงาม ซึ่งมีเวลาระบุส่วนประกอบและเปลี่ยนก่อนที่จะล้มเหลว และอุปกรณ์ไม่ทำงาน ความล้มเหลวอื่นๆ นั้นรวดเร็ว รุนแรง และไม่คาดคิด ซึ่งทั้งหมดได้รับการทดสอบในระหว่างการทดสอบการรับรองผลิตภัณฑ์
ความล้มเหลวของแพ็คเกจส่วนประกอบ
แพ็คเกจของส่วนประกอบมีฟังก์ชั่นหลักสองอย่าง: ปกป้องส่วนประกอบจากสภาพแวดล้อมและให้วิธีการสำหรับส่วนประกอบในการเชื่อมต่อกับวงจร หากสิ่งกีดขวางที่ปกป้องส่วนประกอบจากสภาพแวดล้อมแตก ปัจจัยภายนอก เช่น ความชื้นและออกซิเจนจะเร่งการเสื่อมสภาพของส่วนประกอบและทำให้เสียหายเร็วขึ้น
ความล้มเหลวทางกลไกของบรรจุภัณฑ์เป็นผลมาจากปัจจัยหลายประการ รวมถึงความเครียดจากความร้อน น้ำยาทำความสะอาดสารเคมี และแสงอัลตราไวโอเลต สาเหตุเหล่านี้ป้องกันได้ด้วยการคาดการณ์ปัจจัยทั่วไปเหล่านี้และปรับการออกแบบให้เหมาะสม
ความล้มเหลวทางกลไกเป็นเพียงสาเหตุเดียวของความล้มเหลวของแพ็คเกจ ภายในบรรจุภัณฑ์ ข้อบกพร่องในการผลิตอาจนำไปสู่กางเกงขาสั้น การปรากฏตัวของสารเคมีที่ทำให้เซมิคอนดักเตอร์หรือบรรจุภัณฑ์เสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว หรือรอยแตกในซีลที่แพร่กระจายเมื่อชิ้นส่วนผ่านวงจรความร้อน
การประสานและการติดต่อล้มเหลว
ข้อต่อประสานให้วิธีการหลักในการติดต่อระหว่างส่วนประกอบและวงจรและมีส่วนแบ่งของความล้มเหลวที่ยุติธรรมการใช้บัดกรีผิดประเภทกับส่วนประกอบหรือ PCB สามารถนำไปสู่การเคลื่อนไฟฟ้าขององค์ประกอบในรอยเชื่อม ผลที่ได้คือชั้นที่เปราะบางเรียกว่าชั้น intermetallic ชั้นเหล่านี้นำไปสู่ข้อต่อประสานที่หักและมักจะหลีกเลี่ยงการตรวจจับแต่เนิ่นๆ
วัฏจักรความร้อนยังเป็นสาเหตุสำคัญของความล้มเหลวของข้อต่อประสาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากอัตราการขยายตัวทางความร้อนของพินส่วนประกอบวัสดุ, บัดกรี, การเคลือบ PCB และการติดตาม PCB แตกต่างกัน เนื่องจากวัสดุเหล่านี้ร้อนขึ้นและเย็นลง ความเค้นเชิงกลจำนวนมากจึงก่อตัวขึ้นระหว่างกัน ซึ่งสามารถทำลายการต่อประสาน ความเสียหายต่อส่วนประกอบ หรือทำให้แผ่น PCB แตกออก
หนวดดีบุกบนบัดกรีไร้สารตะกั่วก็เป็นปัญหาได้เช่นกัน หนวดเคราดีบุกงอกออกมาจากข้อต่อบัดกรีไร้สารตะกั่วที่สามารถเชื่อมหน้าสัมผัสหรือขาดและทำให้เกิดช็อตได้
PCB ล้มเหลว
แผงวงจรพิมพ์ประสบปัญหาทั่วไปหลายประการ บางส่วนเกิดจากกระบวนการผลิตและบางส่วนมาจากสภาพแวดล้อมการทำงานในระหว่างการผลิต เลเยอร์ในบอร์ด PCB อาจไม่ตรงแนว นำไปสู่การลัดวงจร วงจรเปิด และเส้นสัญญาณไขว้ นอกจากนี้ สารเคมีที่ใช้ในการแกะสลักบอร์ด PCB อาจไม่ถูกกำจัดออกทั้งหมดและสร้างกางเกงขาสั้นเนื่องจากร่องรอยถูกกินไป
การใช้น้ำหนักทองแดงหรือปัญหาการชุบที่ไม่ถูกต้องอาจนำไปสู่ความเครียดจากความร้อนที่เพิ่มขึ้นซึ่งทำให้อายุการใช้งานของ PCB สั้นลง แม้จะมีโหมดความล้มเหลวในการผลิต PCB แต่ความล้มเหลวส่วนใหญ่จะไม่เกิดขึ้นระหว่างการผลิต PCB แต่จะใช้ในภายหลัง
สภาพแวดล้อมในการบัดกรีและการทำงานของ PCB มักจะนำไปสู่ความล้มเหลวของ PCB เมื่อเวลาผ่านไป ฟลักซ์บัดกรีที่ใช้ในการยึดส่วนประกอบเข้ากับ PCB อาจยังคงอยู่บนพื้นผิวของ PCB ซึ่งจะกินหมดและกัดกร่อนหน้าสัมผัสโลหะใดๆ
ฟลักซ์บัดกรีไม่ใช่วัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเพียงอย่างเดียวที่มักพบบน PCB เนื่องจากส่วนประกอบบางอย่างอาจรั่วไหลของของเหลวที่อาจกัดกร่อนเมื่อเวลาผ่านไป สารทำความสะอาดหลายชนิดสามารถให้ผลเช่นเดียวกันหรือทิ้งสารตกค้างที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ซึ่งทำให้เกิดการลัดวงจรบนกระดาน
การหมุนเวียนความร้อนเป็นอีกสาเหตุหนึ่งของความล้มเหลวของ PCB ซึ่งอาจนำไปสู่การหลุดลอกของ PCB และมีบทบาทในการปล่อยให้เส้นใยโลหะเติบโตระหว่างชั้นของ PCB