Las partes fallan y las cosas se rompen. Es un hecho de la vida y la ingeniería. Algunos fallos de componentes pueden evitarse con buenas prácticas de diseño, pero muchos están fuera del alcance de los diseñadores. Identificar el componente ofensivo y por qué podría haber fallado es el primer paso para refinar el diseño y aumentar la confiabilidad de un sistema que ha estado experimentando fallas en los componentes.
Cómo fallan los componentes
Existen numerosas razones por las que los componentes fallan. Algunas fallas son lentas y elegantes cuando hay tiempo para identificar el componente y reemplazarlo antes de que falle completamente y el equipo se caiga. Otros fallos son rápidos, violentos e inesperados, todos los cuales se prueban durante las pruebas de certificación del producto. Algunas de las razones más comunes para que los componentes fallen incluyen:
- Sobrecorriente
- Sobretensión
- Exceso de temperatura
- Conectado incorrectamente
- Cambio en el entorno operativo.
- Defecto de manufactura
- Choque mecánico
- Estres mecanico
- Radiación
- Contaminación
- embalaje
- Conexiones
- Envejecimiento
- Falla en cascada
- Corrosión
- Oxidación
- Oxidante
- Escapes térmicos
- Conexiones sueltas
- Descarga electroestática (ESD)
- Estrés electrico
- Mal diseño del circuito
Los fallos de los componentes siguen una tendencia. En la vida temprana de un sistema electrónico, las fallas de componentes son más comunes y la posibilidad de falla disminuye a medida que se usan. La razón de la caída en las tasas de falla es que los componentes que tienen defectos de empaque, soldadura y fabricación a menudo fallan en minutos u horas desde el primer uso del dispositivo. Por esta razón, muchos fabricantes incluyen un período de tiempo de funcionamiento de varias horas para sus productos. Esta simple prueba elimina la posibilidad de que un componente defectuoso se deslice a través del proceso de fabricación y resulte en un dispositivo roto dentro de las horas de uso por parte del usuario final.
Después del período inicial de quemado, las fallas de los componentes generalmente son de fondo y ocurren aleatoriamente. A medida que los componentes se usan o simplemente se sientan, envejecen. Las reacciones químicas reducen la calidad del empaque, los cables y el componente, y los ciclos mecánicos y térmicos hacen mella en la resistencia mecánica del componente. Estos factores hacen que las tasas de falla aumenten continuamente a medida que el producto envejece. Esta es la razón por la que los fallos a menudo se clasifican por su causa raíz o por cuándo fallaron en la vida útil del componente.
Identificar un componente fallido
Cuando un componente falla, hay algunos indicadores que pueden ayudar a identificar el componente que falló y ayudar en la solución de problemas de la electrónica.
El indicador más obvio de que un componente específico ha fallado es a través de una inspección visual. Los componentes defectuosos a menudo tienen áreas quemadas o fundidas, o se han hinchado y expandido. Los condensadores a menudo se encuentran abultados, especialmente los condensadores electrolíticos alrededor de sus tapas de metal. Los paquetes de IC a menudo tienen un pequeño orificio quemado en ellos donde la parada caliente en el componente vaporiza el plástico alrededor del punto caliente a través del paquete de IC.
Cuando los componentes fallan, a menudo se produce una sobrecarga térmica que provoca que el componente ofensivo libere el humo azul mágico y otro humo colorido. El humo también tiene un olor muy distinto y varía según el tipo de componente. Esta es a menudo la primera señal de una falla de un componente más allá del dispositivo que no funciona. A menudo, el olor característico de un componente defectuoso permanecerá alrededor del componente durante días o semanas, lo que puede ayudar a identificar el componente infractor durante la resolución de problemas.
A veces los componentes hacen un sonido cuando fallan. Esto sucede más a menudo con fallas térmicas rápidas, sobretensiones y eventos actuales. Cuando un componente falla violentamente, un olor a menudo acompaña a la falla. Escuchar que un componente falla es más raro, y a menudo significa que se encontrarán piezas sueltas en el producto, por lo que identificar el componente que falló podría deberse a encontrar qué componente ya no está en la PCB o en el sistema.
A veces, la única forma de identificar un componente que ha fallado es probar componentes individuales. Esto puede ser muy desafiante en una PCB, ya que a menudo otros componentes influirán en la medición, ya que todas las mediciones implican aplicar una pequeña tensión o corriente, el circuito responderá y las lecturas se pueden desconectar. Si un sistema usa varios subconjuntos, a menudo reemplazar los subconjuntos es una excelente manera de reducir la ubicación del problema con el sistema.
