Quels sont les composants électroniques qui tombent le plus souvent en panne ?

Créé: December 7, 2021
Mise à jour: Juillet 1, 2024

Lors de la sélection de composants pour de nouveaux circuits imprimés, il y a une tendance majeure à se concentrer davantage sur la fiabilité au niveau du circuit, comme si cela garantissait la fiabilité au niveau des composants et prévenait les défaillances de pièces. Cela est vrai dans une certaine mesure : une conception intelligente de circuit imprimé et des décisions de PCBA peuvent supprimer ou prévenir les problèmes susceptibles de provoquer une défaillance de composant. Cependant, certains composants sont simplement plus enclins à la défaillance que d'autres dans certains cas.

Il existe une autre pratique qui aggrave le problème des composants défaillants. Pour de nombreux produits, il y a une tendance à simplement jeter une carte ou à remplacer une carte entière lorsqu'une défaillance se produit, plutôt que d'enquêter sur la cause première de la défaillance. De nombreuses défaillances peuvent être liées à un ou plusieurs composants défaillants, il est donc utile de savoir quels sont les composants électroniques les plus couramment défaillants. Il est également utile de savoir quels problèmes au niveau du circuit peuvent contribuer à ces défaillances courantes, et quels composants alternatifs devraient être utilisés pour assurer une durée de vie système plus longue.

Défaillances les plus courantes des composants électroniques

Sans plus d'élaboration, examinons certaines des défaillances courantes des composants électroniques. Comme nous le verrons, les défaillances courantes ne sont pas limitées à des composants spécifiques, c'est simplement que la fonction, le placement et le type de composant peuvent le rendre plus enclin à la défaillance de diverses manières.

BJTs et MOSFETs à haute température

Contrairement à certaines autres notations de température, où un composant peut continuer à fonctionner au-dessus de la spécification nominale, les MOSFETs échoueront presque immédiatement s'ils dépassent la température de jonction nominale. Des effets similaires se produisent dans les BJTs. Si la température de ces composants augmente pendant le fonctionnement, leur résistance à l'état passant augmente également, ce qui augmente ensuite les pertes et la température, et ainsi de suite…

Cela est connu sous le nom de dérive thermique et est un problème de rétroaction positive conduisant finalement à la défaillance du composant. La dérive thermique n'est pas quelque chose de confiné aux MOSFETs, cela est également connu pour se produire dans les varistances et les condensateurs au tantale. Cet effet est rare dans les CI, cependant, car ils sont plus susceptibles de subir un stress provenant d'autres sources.

Les MOSFETs de puissance incluent un dissipateur thermique attaché à la puce pour dissiper la chaleur et aider à prévenir la surchauffe.

Composants vulnérables aux décharges ou aux surtensions

Les surtensions produisent une surtension (claquage) dans les systèmes non protégés. L'effet le plus évident est sur des composants comme les condensateurs situés à l'entrée d'une section de redressement/régulation de puissance, qui peuvent subir une surtension et un claquage lors d'une surtension. L'ESD n'est pas exactement la même chose qu'une surtension, mais elle peut être traitée avec les mêmes mesures de protection contre la surtension.

Les CI sont plus susceptibles aux grands événements ESD simplement en raison de leur place dans un circuit imprimé. C'est pourquoi les fabricants de semi-conducteurs incluent une protection ESD dans leurs produits. De plus, la norme IEC 61000-4-2 définit les exigences pour la protection ESD afin d'assurer la sécurité et la fiabilité des produits, donc l'utilisation de composants avec ESD intégré les rend moins susceptibles aux petits événements ESD.

Surmenage et Surintensité

Bien que techniquement n'importe quel composant puisse échouer en raison de ces facteurs, ils peuvent survenir dans certains composants que ce soit ou non à la suite d'une impulsion ESD/une surtension. Des verrouillages internes peuvent se produire dans un CI sans impulsion ESD simplement en raison d'un surmenage involontaire dans la conception. Cela crée un chemin à faible impédance entre le rail d'alimentation et la terre dans le composant, conduisant à une surintensité et à une surchauffe. Prévenir cela nécessite de sélectionner soigneusement un régulateur de puissance capable de maintenir le niveau de tension approprié requis pour le CI.

Composants sensibles à l'humidité

Les composants électroniques ont une métrique appelée niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) qui définit la rapidité avec laquelle la pièce peut absorber l'eau. Les valeurs MSL vont du niveau 1 (la pièce peut être exposée à l'humidité indéfiniment) au niveau 6. Si l'humidité sera un problème majeur et une cause potentielle de défaillance, essayez d'inclure des composants avec des valeurs MSL faibles. Si vous devez inclure un composant MSL élevé, envisagez un revêtement conforme ; cela protégera le composant ainsi que la carte de l'humidité, y compris l'oxydation.

La corrosion extrême est un danger de l'exposition à l'humidité, mais l'eau peut également s'infiltrer dans l'emballage des composants dans le processus.

Composants sensibles à la température

Tous les composants sont sensibles à la température, et tout dispositif déployé dans un environnement extrême devrait avoir des composants avec une plage de température suffisamment large. En plus de simplement fonctionner trop chaud ou trop froid, le cyclage thermique et le choc thermique sont deux facteurs qui causent la défaillance des composants. Sous un choc thermique, les billes de soudure BGA et les céramiques multicouches sont deux composants particulièrement susceptibles de fracture. Le cyclage thermique est une autre cause connue de défaillance par fatigue dans les billes de soudure BGA, mais cela peut également conduire à une défaillance par fatigue dans les liaisons filaires dans les CI.

Composants sensibles à la pression

Ce point est assez important pour tout électronique déployé dans un environnement à vide élevé ou à haute pression. En particulier, l'électronique déployée dans les ROV sous-marins doit être soigneusement testée et inspectée pour s'assurer qu'elle ne sera pas endommagée à haute pression. Les CI hermétiquement scellés, les condensateurs électrolytiques, les ferrites en poudre et tout autre composant avec des espaces d'air ne devraient pas être utilisés dans des environnements à haute pression car ils pourraient imploser.

Composants pour protéger vos circuits et cartes

D'après la liste ci-dessus, il devrait être évident qu'il n'y a pas de composants spécifiques qui sont simplement plus enclins à une défaillance aléatoire que d'autres. Plutôt, il existe certaines situations qu'un système peut rencontrer pendant lesquelles certains composants peuvent être plus susceptibles de défaillance. Certaines des causes de défaillance rencontrées pendant la durée de vie d'un dispositif, telles que l'ESD ou l'environnement thermique, peuvent être anticipées pour assurer une fiabilité maximale.

Puisque beaucoup de ces défaillances dépendent d'une sélection appropriée des composants, voici quelques guides pour vous aider à trouver les composants les plus fiables pour vos conceptions :

Si vous vous demandez si vos pièces sont parmi les composants électroniques les plus couramment sujets à défaillance, ne prenez pas de risques avec vos conceptions. Utilisez plutôt les fonctionnalités de recherche avancée et de filtrage sur Octopart pour trouver les pièces dont vous avez besoin. Le moteur de recherche électronique sur Octopart vous donne accès aux données de prix des distributeurs mises à jour, aux inventaires de pièces, aux spécifications des pièces, et aux données CAO, et tout est librement accessible dans une interface conviviale. Jetez un œil à notre page de circuits intégrés pour trouver les composants dont vous avez besoin.

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