Partes falham e as coisas quebram. É um fato da vida e da engenharia. Algumas falhas de componentes podem ser evitadas por boas práticas de projeto, mas muitas estão fora do alcance dos projetistas. Identificar o componente ofensor e por que ele pode ter falhado é o primeiro passo para refinar o design e aumentar a confiabilidade de um sistema que está passando por falhas de componentes.
Como os componentes falham
Existem inúmeras razões pelas quais os componentes falham. Algumas falhas são lentas e graciosas quando há tempo para identificar o componente e substituí-lo antes que ele falhe completamente e o equipamento esteja inoperante. Outras falhas são rápidas, violentas e inesperadas, todas testadas durante o teste de certificação do produto. Alguns dos motivos mais comuns para os componentes falharem incluem:
- Sobre corrente
- Sobretensão
- Acima da temperatura
- Conectado incorretamente
- Mudança no ambiente operacional
- Defeito de fabricação
- Choque mecânico
- Estresse mecânico
- Radiação
- Contaminação
- Embalagem
- Conexões
- Envelhecimento
- Falha em cascata
- Corrosão
- Enferrujando
- Oxidante
- Escapamento térmico
- Conexões soltas
- Descarga Eletrostática (ESD)
- Estresse elétrico
- Projeto de circuito ruim
Falhas nos componentes seguem uma tendência. No início da vida de um sistema eletrônico, as falhas dos componentes são mais comuns e a chance de falha diminui à medida que são usadas. A razão para a queda nas taxas de falhas é que os componentes que têm defeitos de embalagem, soldagem e fabricação geralmente falham em minutos ou horas após o primeiro uso do dispositivo. É por isso que muitos fabricantes incluem um período de queima de várias horas para seus produtos. Esse teste simples elimina a chance de um componente defeituoso passar despercebido pelo processo de fabricação e resultar em um dispositivo quebrado em poucas horas após o primeiro uso do usuário final.
Após o período inicial de burn-in, as falhas dos componentes geralmente terminam e acontecem aleatoriamente. Como os componentes são usados ou até mesmo apenas se sentam, eles envelhecem. As reações químicas reduzem a qualidade da embalagem, dos fios e do componente, e os ciclos mecânicos e térmicos afetam a resistência mecânica do componente. Esses fatores fazem com que as taxas de falha aumentem continuamente à medida que o produto envelhece. É por isso que as falhas geralmente são classificadas por causa raiz ou por quando falharam na vida do componente.
Identificando um componente com falha
Quando um componente falha, há alguns indicadores que podem ajudar a identificar o componente que falhou e ajudam na solução de problemas eletrônicos.
O indicador mais óbvio de que um componente específico falhou é através de uma inspeção visual. Os componentes com falha geralmente têm áreas queimadas ou derretidas ou se expandiram e expandiram. Os capacitores são freqüentemente encontrados protuberantes, especialmente capacitores eletrolíticos ao redor de seus topos de metal. Pacotes de IC geralmente têm um pequeno buraco queimado onde a parada quente no componente vaporiza o plástico ao redor do ponto quente até o pacote IC.
Quando os componentes falham, ocorre frequentemente uma sobrecarga térmica que faz com que a fumaça azul mágica e outra fumaça colorida sejam liberadas pelo componente ofensor. A fumaça também tem um cheiro muito distinto e varia de acordo com o tipo de componente. Este é frequentemente o primeiro sinal de falha de um componente além do dispositivo que não está funcionando. Muitas vezes, o cheiro distinto de um componente com falha permanecerá em torno do componente por dias ou semanas, o que pode ajudar a identificar o componente ofensivo durante a solução de problemas.
Às vezes, os componentes emitem um som quando falham. Isso acontece com mais frequência com falhas térmicas rápidas, sobretensões e eventos atuais. Quando um componente falha violentamente, um cheiro geralmente acompanha a falha. Ouvir uma falha de componente é mais raro, e geralmente significa que partes do componente serão encontradas soltas no produto, portanto, identificar o componente que falhou pode resultar em descobrir qual componente não está mais na PCB ou no sistema.
Às vezes, a única maneira de identificar um componente que falhou é testar componentes individuais. Isso pode ser muito desafiador em uma placa de circuito impresso, já que muitas vezes outros componentes influenciam a medição, pois todas as medições envolvem a aplicação de uma pequena tensão ou corrente, o circuito responderá a ela e as leituras poderão ser eliminadas. Se um sistema usa várias submontagens, muitas vezes a substituição de submontagens é uma ótima maneira de restringir onde o problema com o sistema está localizado.
