Les pièces échouent et les choses se cassent. C'est un fait de la vie et de l'ingénierie. De bonnes pratiques de conception peuvent éviter certaines défaillances de composants, mais bon nombre d’entre elles sont hors de la portée des concepteurs. Identifier le composant incriminé et déterminer la raison de son échec constitue la première étape pour affiner la conception et accroître la fiabilité d'un système confronté à des défaillances de composant.
Comment les composants échouent
Il y a de nombreuses raisons pour lesquelles les composants échouent. Certaines pannes sont lentes et gracieuses lorsqu'il est temps d'identifier le composant et de le remplacer avant qu'il ne tombe complètement en panne et que l'équipement ne fonctionne plus. D'autres défaillances sont rapides, violentes et inattendues. Elles font toutes l'objet de tests lors des tests de certification du produit. Parmi les raisons les plus courantes d'échec des composants, citons:
- Surintensité
- Surtension
- Sur la température
- Mal connecté
- Changement d'environnement d'exploitation
- Défaut de fabrication
- Choc mécanique
- Stress mécanique
- Radiation
- Contamination
- Emballage
- Les liaisons
- Vieillissement
- Échec en cascade
- Corrosion
- La rouille
- Oxydant
- Emballement thermique
- Connexions lâches
- Décharge électrostatique (ESD)
- Stress électrique
- Mauvaise conception du circuit
Les pannes de composants suivent une tendance. Au tout début d'un système électronique, les défaillances de composants sont plus courantes et les risques de défaillance diminuent au fur et à mesure de leur utilisation. Cette baisse des taux de défaillance s'explique par le fait que les composants présentant des défauts d'emballage, de soudure et de fabrication échouent souvent quelques minutes ou quelques heures après la première utilisation du périphérique. C'est pourquoi de nombreux fabricants prévoient une période de rodage de plusieurs heures pour leurs produits. Ce test simple élimine le risque qu'un composant défectueux puisse glisser dans le processus de fabrication et aboutir à un périphérique cassé quelques heures après que l'utilisateur final l'utilise pour la première fois.
Après la période de rodage initiale, les défaillances de composants ont généralement tendance à s’effondrer et à se produire de manière aléatoire. Lorsque les composants sont utilisés ou même assis, ils vieillissent. Les réactions chimiques réduisent la qualité de l'emballage, des fils et du composant, et les cycles mécaniques et thermiques pèsent sur la résistance mécanique du composant. Ces facteurs entraînent une augmentation continue des taux d'échec à mesure que le produit vieillit. C'est pourquoi les échecs sont souvent classés soit par leur cause première, soit par le moment où ils ont échoué dans la vie du composant.
Identifier un composant en panne
Lorsqu'un composant tombe en panne, quelques indicateurs peuvent aider à identifier le composant en panne et à dépanner les composants électroniques.
L'indicateur le plus évident de l'échec d'un composant spécifique est une inspection visuelle. Les composants défaillants ont souvent des zones brûlées ou fondues, ou se sont gonflés et élargis. On trouve souvent des condensateurs bombés, en particulier des condensateurs électrolytiques autour de leurs têtes métalliques. Un petit trou est souvent brûlé dans les emballages de circuits intégrés, où l’arrêt à chaud du composant a vaporisé le plastique autour du point chaud tout au long de celui-ci.
Lorsque des composants tombent en panne, il se produit souvent une surcharge thermique qui provoque la libération de la fumée bleue magique et d'autres fumées colorées par le composant incriminé. La fumée a également une odeur très distincte et varie selon le type de composant. C'est souvent le premier signe d'une défaillance de composant au-delà du périphérique qui ne fonctionne pas. Souvent, l'odeur distincte d'un composant défaillant reste autour du composant pendant des jours ou des semaines, ce qui peut aider à identifier le composant incriminé lors du dépannage.
Parfois, les composants émettent un son lorsqu'ils échouent. Cela se produit plus souvent avec des défaillances thermiques rapides, des surtensions et des événements actuels. Lorsqu'un composant échoue si violemment, une odeur accompagne souvent cet échec. Entendre un composant en échec est plus rare, et cela signifie souvent que des éléments du composant se retrouvent en vrac dans le produit. Identifier le composant défaillant peut donc conduire à rechercher le composant qui ne figure plus sur le PCB ou dans le système.
Parfois, le seul moyen d'identifier un composant qui a échoué consiste à tester des composants individuels. Cela peut être très difficile sur une carte à circuit imprimé car souvent d'autres composants vont influencer la mesure puisque toutes les mesures impliquent l'application d'une tension ou d'un courant faible, le circuit y répondra et les lectures peuvent être faussées. Si un système utilise plusieurs sous-ensembles, le remplacement de ceux-ci est souvent un excellent moyen de déterminer l'emplacement du problème avec le système.
