Tres modos principales de falla de la electrónica

Todo falla en algún momento y la electrónica no es la excepción. Conocer estos tres modos principales de falla puede ayudar a los diseñadores a crear diseños más robustos e incluso a planificar las fallas esperadas.

Todo falla en algún momento y la electrónica no es la excepción. Conocer estos tres modos principales de falla puede ayudar a los diseñadores a crear diseños más robustos e incluso a planificar las fallas esperadas.

Modos de fallo

Existen numerosas razones por las cuales los componentes fallan. Algunas fallas son lentas y elegantes cuando hay tiempo para identificar el componente y reemplazarlo antes de que falle por completo y el equipo esté apagado. Otras fallas son rápidas, violentas e inesperadas, todas las cuales se prueban durante las pruebas de certificación del producto.

Fallas de paquete de componentes

El paquete de un componente proporciona dos funciones principales, protegiendo el componente del entorno y proporcionando una manera de que el componente se conecte al circuito. Si se rompe la barrera que protege el componente del medio ambiente, factores externos como la humedad y el oxígeno pueden acelerar el envejecimiento del componente y hacer que falle mucho más rápido. La falla mecánica del paquete puede ser causada por una serie de factores que incluyen estrés térmico, limpiadores químicos y luz ultravioleta. Todas estas causas pueden prevenirse anticipando estos factores comunes y ajustando el diseño de acuerdo con ellos. Las fallas mecánicas son solo una de las causas de las fallas del paquete. Dentro del paquete, los defectos en la fabricación pueden provocar cortocircuitos, la presencia de productos químicos que causan el envejecimiento rápido del semiconductor o paquete, o grietas en los sellos que se propagan a medida que la pieza pasa por ciclos térmicos.

Soldaduras en juntas y fallas de contacto

Las juntas de soldadura proporcionan los principales medios de contacto entre un componente y un circuito y tienen una buena cantidad de fallas. Usar el tipo incorrecto de soldadura con un componente o PCB puede conducir a la electromigración de los elementos en la soldadura que forman capas frágiles llamadas capas intermetálicas. Estas capas conducen a juntas de soldadura rotas y, a menudo, eluden la detección temprana. Los ciclos térmicos también son la causa principal de la falla de la unión de la soldadura, especialmente si las tasas de expansión térmica de los materiales (pin componente, soldadura, revestimiento de trazado de PCB y trazado de PCB) son diferentes. A medida que todos estos materiales se calientan y enfrían, se puede formar una tensión mecánica masiva entre ellos que puede romper la conexión de soldadura física, dañar el componente o delaminar el rastro de PCB. Los bigotes de estaño en soldaduras sin plomo también pueden ser un problema. Los bigotes de estaño surgen de uniones de soldadura sin plomo que pueden unir los contactos o romperse y causar cortocircuitos.

Fallas de PCB

Las placas de PCB tienen varias fuentes comunes de falla, algunas derivadas del proceso de fabricación y otras del entorno operativo. Durante la fabricación, las capas en una placa de PCB pueden estar desalineadas y provocar cortocircuitos, circuitos abiertos y líneas de señal cruzadas. Además, los productos químicos utilizados en el grabado de placas de PCB pueden no eliminarse por completo y crear cortocircuitos a medida que se eliminan los rastros. El uso del peso incorrecto del cobre o los problemas de revestimiento pueden conducir a un aumento de las tensiones térmicas, lo que acortará la vida útil de la PCB. Con todos los modos de falla en la fabricación de una PCB, la mayoría de las fallas no ocurren durante la fabricación de una PCB.

El entorno operativo y de soldadura de una PCB a menudo conduce a una variedad de fallas en la PCB con el tiempo. El fundente de soldadura utilizado para unir todos los componentes a una PCB puede permanecer en la superficie de una PCB que se comerá y corroerá cualquier metal con el que entre en contacto. El fundente de soldadura no es el único material corrosivo que a menudo llega a los PCB, ya que algunos componentes pueden derramar líquidos que pueden volverse corrosivos con el tiempo y varios agentes de limpieza pueden tener el mismo efecto o dejar un residuo conductor que causa cortocircuitos en el tablero. El ciclo térmico es otra causa de fallas de PCB que puede conducir a la delaminación de la PCB y desempeñar un papel en dejar que las fibras metálicas crezcan entre las capas de una PCB.

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