电子产品的三种主要故障模式

任何东西都有失败的时候，电子设备也不例外。设计预测三种主要电子元件失效模式的系统有助于加强这些元件的可靠性和可服务性。

失效模式

原因有很多组件失败。有些故障是缓慢而优雅的，在故障发生前，我们有时间识别部件并更换它，设备也会停机。其他故障是快速、剧烈和意外的，所有这些故障都在产品认证测试期间进行测试。

组件包失败

组件的封装提供两个核心功能:它保护组件不受环境的影响，并提供一种组件连接到电路的方式。如果保护组件不受环境影响的屏障破裂，湿度和氧气等外部因素会加速组件的老化，使其更快失效。

包装的机械失效是由多种因素造成的，包括热应力、化学清洁剂和紫外线。这些原因可以通过预测这些共同因素并相应地调整设计来预防。

机械故障只是包装故障的一个原因。在封装内部，制造缺陷会导致短路，化学物质的存在会导致半导体或封装快速老化，或者在部件经历热循环时，密封件出现裂缝。

焊点和接触故障

焊点提供了元件和电路之间的主要接触方式，并有其公平份额的故障。使用错误类型的焊料与元件或印刷电路板会导致焊缝中元素的电迁移。其结果是脆性层称为金属间化合物层。这些层会导致焊点断裂，往往无法及早发现。

热循环也是焊点失效的一个主要原因，特别是当材料的热膨胀率——元件引脚、焊料、PCB痕迹涂层和PCB痕迹——不同的时候。当这些材料加热和冷却时，它们之间会形成巨大的机械应力，这会破坏焊接连接，损坏组件，或使PCB痕迹分层。

无铅焊料上的锡须也是一个问题。锡须长在无铅焊点上，可能会搭接触点或断开并导致短路。

印刷电路板故障

印刷电路板有几种常见的故障来源，一些来自制造过程，一些来自操作环境。在制造过程中，PCB板的层可能会错位，导致短路、开路和信号线交叉。此外，在PCB板蚀刻中使用的化学物质可能不会被完全去除，并产生短路，因为痕迹被吃掉。

使用错误的铜重量或电镀问题会导致增加的热应力，缩短PCB的寿命。尽管PCB制造中的故障模式，大多数故障并不发生在PCB制造过程中，而是在以后的使用中。

随着时间的推移，PCB的焊接和操作环境经常导致各种PCB故障。的焊接通量用于将元件附加到PCB上的可能会留在PCB的表面，这将侵蚀和腐蚀任何金属接触。

焊锡助焊剂并不是经常接触到pcb的唯一腐蚀性材料，因为一些组件可能会泄漏液体，随着时间的推移会变得具有腐蚀性。几种清洁剂可以有相同的效果或留下导电残留物，导致短路在板上。

热循环是PCB失效的另一个原因，它会导致PCB的分层，并使金属纤维在PCB层间生长。