Fallas en sistemas electrónicos

¿Por qué los sistemas electrónicos dejan de funcionar? ¿Qué tipo de piezas es casi seguro que fallarán después de una cierta cantidad de uso? ¿Pueden algunos continuar durante siglos? En las hojas de datos, no creo haber visto nunca una vida útil estimada, con la excepción de los LED, las baterías recargables y los interruptores mecánicos. Supongo que las razones comunes de la falla son daños mecánicos, sobrecalentamiento, oxidación/otros deterioros químicos y sobretensiones dañinas por estática, EMI y otros factores externos, como las fuentes de alimentación. ¿Es más a menudo la calidad de la fabricación del sistema (por ejemplo, la calidad de la placa de circuito impreso, el montaje y los gabinetes) en lugar de las piezas individuales lo que da como resultado tasas de falla significativas? Aprecio que este sea un tema extenso, pero agradecería cualquier principio general, estadística pertinente o recursos para leer más.

Se olvidó de uno de los culpables más probables de la muerte de la electrónica: los condensadores electrolíticos. Se necesitan prácticamente en todas partes, pero todos tienen una vida útil muy limitada en comparación con la mayoría de las otras partes. (Las hojas de datos generalmente mencionan esa vida útil).
También agregaré electromigración en circuitos integrados en.wikipedia.org/wiki/Electromigration y "bigotes de estaño" de soldadura sin plomo a su lista de orígenes de fallas.
¿No es obvio? EE diseña estas cosas para que fallen, ¡así que tendrás que reemplazarlas una y otra vez! :)
Los electrones pierden toda su energía después de un solo viaje a través de un dispositivo y tienen que ser reemplazados continuamente por otros nuevos.
Comencé esto con una respuesta wiki de la comunidad. Tengo pocas esperanzas de poder terminarlo yo mismo, pero establecí la estructura básica como punto de partida.

Respuestas (2)

El resumen de una oración de las causas de fallas electrónicas es la ley de Murphy, " cualquier cosa que pueda salir mal, saldrá mal " .

Los tipos de falla se clasifican en:

M: Puede ser causado por la fabricación

U: Puede ocurrir cuando no se usa

N: Puede ocurrir por el uso normal del componente

A: Puede ocurrir por abuso de componente

Fallas de embalaje

El propósito del empaque es proteger la electrónica de los muchos peligros de su entorno. Cuando falla el embalaje, los componentes electrónicos pueden quedar expuestos a dichos peligros, lo que puede provocar un comportamiento no deseado y posiblemente daños.

  • Fatiga del material por la dilatación térmica provocada por los ciclos de calentamiento (U, N, A)
  • El estrés mecánico y los golpes pueden agrietar o fracturar el embalaje (A)
  • La humedad y los productos químicos pueden causar corrosión (U, N, A)
  • Defectos materiales introducidos durante la fabricación y el procesamiento (M)
  • Fallos eléctricos introducidos durante el encapsulado (conexión de cables en cortocircuito y circuitos abiertos) (M)
  • Migración de contaminantes a través del empaque hacia la matriz semiconductora (U, N, A)

Fallas de contacto

Fallas de PCB

Fallas de relé

Fallas de semiconductores

Fallos de elementos pasivos

Fallas de MEMS

Fuentes

Modos de falla de la electrónica.

Al igual que lo mencionado trav1s, hay muchos modos de falla en la electrónica. En general, los proveedores de circuitos integrados suelen construir dispositivos de catálogo para que duren de 5 a 10 años, o al menos de acuerdo con su uso previsto.

Por ejemplo, es posible que un cargador USB para automóvil solo esté diseñado para durar 2 años porque el mercado de consumo tiene tanta rotación que es probable que solo compre otro cuando obtenga un nuevo Iphone/Ipad/Android/etc. ¿Por qué diseñarlo para que dure 10 años cuando solo se venderá por $10?

Los productos personalizados tienden a especificarse para una vida útil mucho más larga. Los controladores de motor HDD generalmente se especifican para 10 años de vida útil severa, independientemente de si lo ven.

Otro hilo de interés: ¿Cuáles son los mecanismos de falla en un circuito integrado?

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