Semuanya gagal di beberapa titik, dan elektronik tidak terkecuali. Merancang sistem yang mengantisipasi tiga mode kegagalan komponen elektronik utama membantu memperkuat keandalan dan kemudahan servis komponen tersebut.
Mode Kegagalan
Ada banyak alasan mengapa komponen gagal. Beberapa kegagalan berlangsung lambat dan anggun, di mana ada waktu untuk mengidentifikasi komponen dan menggantinya sebelum gagal, dan peralatan mati. Kegagalan lainnya adalah cepat, keras, dan tidak terduga, semuanya diuji selama pengujian sertifikasi produk.
Kegagalan Paket Komponen
Paket komponen menyediakan dua fungsi inti: melindungi komponen dari lingkungan dan menyediakan cara bagi komponen untuk terhubung ke sirkuit. Jika penghalang yang melindungi komponen dari lingkungan rusak, faktor luar seperti kelembaban dan oksigen mempercepat penuaan komponen dan menyebabkannya gagal lebih cepat.
Kegagalan mekanis pada paket disebabkan oleh beberapa faktor, termasuk tekanan termal, pembersih kimia, dan sinar ultraviolet. Penyebab-penyebab tersebut dapat dicegah dengan mengantisipasi faktor-faktor umum tersebut dan menyesuaikan desainnya.
Kegagalan mekanis hanyalah salah satu penyebab kegagalan paket. Di dalam kemasan, cacat manufaktur dapat menyebabkan korsleting, adanya bahan kimia yang menyebabkan penuaan cepat pada semikonduktor atau kemasan, atau retak pada segel yang merambat saat bagian tersebut melewati siklus termal.
Kegagalan Sambungan Solder dan Kontak
Sambungan solder menyediakan sarana utama kontak antara komponen dan sirkuit dan memiliki bagian kegagalan yang adil. Menggunakan jenis solder yang salah dengan komponen atau PCB dapat menyebabkan elektromigrasi elemen dalam lasan. Hasilnya adalah lapisan rapuh yang disebut lapisan intermetalik. Lapisan ini menyebabkan sambungan solder rusak dan sering kali tidak terdeteksi secara dini.
Siklus termal juga merupakan penyebab utama kegagalan sambungan solder, terutama jika laju ekspansi termal dari pin komponen bahan, solder, pelapis jejak PCB, dan jejak PCB-berbeda. Saat bahan-bahan ini memanas dan mendingin, tekanan mekanis besar terbentuk di antara mereka, yang dapat memutuskan sambungan solder, merusak komponen, atau menghilangkan jejak PCB.
Kumis timah pada solder bebas timah juga bisa menjadi masalah. Kumis timah tumbuh dari sambungan solder bebas timah yang dapat menjembatani kontak atau putus dan menyebabkan hubungan pendek.
Kegagalan PCB
Papan sirkuit tercetak mengalami beberapa sumber kegagalan yang umum, beberapa berasal dari proses manufaktur dan beberapa dari lingkungan pengoperasian. Selama pembuatan, lapisan di papan PCB mungkin tidak sejajar, menyebabkan korsleting, sirkuit terbuka, dan garis sinyal bersilangan. Selain itu, bahan kimia yang digunakan dalam etsa papan PCB mungkin tidak sepenuhnya hilang dan membuat celana pendek karena bekasnya terkikis.
Menggunakan berat tembaga yang salah atau masalah pelapisan dapat menyebabkan peningkatan tekanan termal yang memperpendek masa pakai PCB. Terlepas dari mode kegagalan dalam pembuatan PCB, sebagian besar kegagalan tidak terjadi selama pembuatan PCB melainkan pada penggunaan selanjutnya.
Lingkungan penyolderan dan operasional PCB sering menyebabkan berbagai kegagalan PCB dari waktu ke waktu. Fluks solder yang digunakan untuk menempelkan komponen ke PCB dapat tetap berada di permukaan PCB, yang akan menggerogoti dan menimbulkan korosi pada kontak logam apa pun.
Fluks solder bukan satu-satunya bahan korosif yang sering masuk ke PCB karena beberapa komponen dapat membocorkan cairan yang dapat menjadi korosif seiring waktu. Beberapa bahan pembersih dapat memiliki efek yang sama atau meninggalkan residu konduktif, yang menyebabkan korsleting pada papan.
Perputaran termal adalah penyebab lain kegagalan PCB, yang dapat menyebabkan delaminasi PCB dan berperan dalam membiarkan serat logam tumbuh di antara lapisan PCB.
