Những Linh Kiện Điện Tử Thường Gặp Sự Cố Hỏng Hóc Nhất Là Gì?

Khi lựa chọn linh kiện cho các bảng mạch mới, có xu hướng chú trọng nhiều hơn vào độ tin cậy ở cấp độ bảng mạch như thể điều này sẽ đảm bảo độ tin cậy ở cấp độ linh kiện và ngăn chặn sự hỏng hóc của các bộ phận. Điều này đúng đến một mức độ nào đó: thiết kế bảng mạch thông minh và quyết định về PCBA có thể ngăn chặn hoặc loại bỏ các vấn đề có thể gây ra hỏng hóc linh kiện. Tuy nhiên, một số linh kiện đơn giản là dễ hỏng hơn những linh kiện khác trong một số trường hợp.

Có một thực hành khác làm tăng vấn đề về linh kiện hỏng. Đối với nhiều sản phẩm, có xu hướng đơn giản là vứt bỏ một bảng mạch hoặc thay thế toàn bộ bảng mạch khi xảy ra sự cố, thay vì điều tra nguyên nhân gốc rễ của sự cố. Nhiều sự cố có thể được liên kết trở lại với một hoặc nhiều linh kiện hỏng, vì vậy việc biết được những linh kiện điện tử thường hỏng nhất là rất quan trọng. Nó cũng giúp biết được những vấn đề ở cấp độ bảng mạch nào có thể góp phần vào những sự cố hỏng hóc phổ biến này, và những linh kiện thay thế nào nên được sử dụng để đảm bảo tuổi thọ hệ thống lâu dài hơn.

Các Sự Cố Hỏng Linh Kiện Điện Tử Phổ Biến Nhất

Không cần phải giải thích thêm nhiều, hãy xem xét một số sự cố hỏng linh kiện điện tử phổ biến. Như chúng ta sẽ thấy, các sự cố hỏng không giới hạn ở các linh kiện cụ thể, đơn giản là chức năng, vị trí, và loại linh kiện có thể làm cho chúng dễ hỏng hơn theo nhiều cách khác nhau.

BJTs và MOSFETs ở Nhiệt Độ Cao

Không giống như một số xếp hạng nhiệt độ khác, nơi một linh kiện có thể tiếp tục hoạt động trên mức đặc tả được xếp hạng, MOSFETs sẽ hỏng gần như ngay lập tức nếu chúng vượt quá nhiệt độ nút giao. Hiệu ứng tương tự xảy ra trong BJTs. Nếu nhiệt độ của các linh kiện này tăng lên trong quá trình hoạt động, điện trở trạng thái bật của chúng cũng tăng lên, từ đó làm tăng thêm tổn thất và nhiệt độ, và cứ thế tiếp tục...

Điều này được biết đến là sự chạy trốn nhiệt và là một vấn đề phản hồi tích cực cuối cùng dẫn đến hỏng linh kiện. Sự chạy trốn nhiệt không chỉ giới hạn ở MOSFETs, nó cũng được biết đến xảy ra trong varistors và tụ tantalum. Tuy nhiên, hiệu ứng này hiếm khi xảy ra trong ICs, vì chúng dễ bị ảnh hưởng bởi các nguồn căng thẳng khác.

Power MOSFETs bao gồm một tản nhiệt gắn kèm để tản nhiệt và giúp ngăn chặn quá nhiệt.

Các Linh Kiện Dễ Bị Hỏng Do Phóng Điện hoặc Sự Cố Điện Áp Cao

Sự cố điện áp cao tạo ra điện áp quá mức (điện áp đánh thủng) trong các hệ thống không được bảo vệ. Hiệu ứng rõ ràng nhất là trên các linh kiện như tụ điện nằm ở đầu vào của một phần chỉnh lưu/điều chỉnh điện áp, có thể trải qua điện áp quá mức và đánh thủng trong một sự cố điện áp cao. ESD không hoàn toàn giống như một sự cố điện áp cao, nhưng nó có thể được giải quyết với các biện pháp bảo vệ chống điện áp quá mức tương tự.

Các IC dễ bị ảnh hưởng bởi các sự kiện ESD lớn đơn giản vì vị trí của chúng trên bảng mạch. Đó là lý do tại sao các nhà sản xuất bán dẫn bao gồm bảo vệ ESD trong sản phẩm của họ. Ngoài ra, tiêu chuẩn IEC 61000-4-2 định rõ yêu cầu cho bảo vệ ESD để đảm bảo an toàn và độ tin cậy của sản phẩm, vì vậy việc sử dụng các thành phần tích hợp ESD giúp chúng ít bị ảnh hưởng bởi các sự kiện ESD nhỏ hơn.

Quá Tải và Quá Dòng

Trong khi kỹ thuật mà bất kỳ thành phần nào cũng có thể hỏng do các yếu tố này, chúng có thể xảy ra ở một số thành phần dù có hoặc không có xung ESD/dòng điện đột biến. Latchup nội bộ có thể xảy ra trong một IC mà không cần có xung ESD, đơn giản chỉ do quá tải không mong muốn trong thiết kế. Điều này tạo ra một đường dẫn trở kháng thấp giữa đường ray điện và mặt đất trong thành phần, dẫn đến quá dòng và quá nhiệt. Để ngăn chặn điều này đòi hỏi việc lựa chọn cẩn thận một bộ điều chỉnh điện áp có thể duy trì mức điện áp phù hợp cần thiết cho IC.

Thành Phần Nhạy Cảm với Độ Ẩm

Các thành phần điện tử có một chỉ số gọi là mức độ nhạy cảm với độ ẩm (MSL) xác định tốc độ phần tử có thể hấp thụ nước. Các giá trị MSL dao động từ cấp độ 1 (phần tử có thể tiếp xúc với độ ẩm vô thời hạn) đến cấp độ 6. Nếu độ ẩm sẽ là một vấn đề lớn và nguyên nhân tiềm ẩn của sự cố, hãy cố gắng bao gồm các thành phần có giá trị MSL thấp. Nếu bạn phải bao gồm một thành phần MSL cao, hãy xem xét một lớp phủ chống thấm; điều này sẽ bảo vệ thành phần cũng như bảng mạch khỏi độ ẩm, bao gồm cả sự oxy hóa.

Ăn mòn nghiêm trọng là một nguy cơ của việc tiếp xúc với độ ẩm, nhưng nước cũng có thể xâm nhập vào bao bì thành phần trong quá trình đó.

Thành Phần Nhạy Cảm với Nhiệt Độ

Tất cả các thành phần đều nhạy cảm với nhiệt độ, và bất kỳ thiết bị nào được triển khai trong môi trường cực đoan đều nên có các thành phần với phạm vi nhiệt độ rộng. Ngoài việc chạy quá nóng hoặc quá lạnh, chu kỳ nhiệt và sốc nhiệt là hai yếu tố gây ra hỏng hóc thành phần. Dưới tác động của sốc nhiệt, bóng hàn BGA và gốm đa lớp là hai thành phần đặc biệt dễ bị nứt. Chu kỳ nhiệt là một nguyên nhân khác gây ra hỏng hóc do mệt mỏi trong bóng hàn BGA, nhưng nó cũng có thể dẫn đến hỏng hóc do mệt mỏi trong các liên kết dây trong IC.

Thành Phần Nhạy Cảm với Áp Suất

Điểm này rất quan trọng đối với bất kỳ thiết bị điện tử nào được triển khai trong môi trường chân không cao hoặc áp suất cao. Cụ thể, thiết bị điện tử được triển khai trong ROV dưới nước cần được kiểm tra và kiểm định cẩn thận để đảm bảo chúng sẽ không bị hỏng ở áp suất cao. IC kín, tụ điện điện phân, ferrites dạng bột, và bất kỳ thành phần nào có khoảng trống không khí không nên được sử dụng trong môi trường áp suất cao vì chúng có thể bị nổ.

Thành Phần Bảo Vệ Mạch và Bảng Mạch của Bạn

Từ danh sách trên, có thể thấy rằng không có linh kiện cụ thể nào dễ gặp phải sự cố ngẫu nhiên hơn các linh kiện khác. Thay vào đó, có những tình huống nhất định mà hệ thống có thể gặp phải trong đó một số linh kiện có thể dễ gặp phải sự cố hơn. Một số nguyên nhân gây ra sự cố mà thiết bị có thể gặp phải trong suốt thời gian sử dụng, như ESD hay môi trường nhiệt, có thể được dự đoán để đảm bảo độ tin cậy tối đa.

Vì nhiều sự cố này phụ thuộc vào việc chọn lựa linh kiện phù hợp, dưới đây là một số hướng dẫn để giúp bạn tìm ra linh kiện đáng tin cậy nhất cho thiết kế của mình:

• Linh kiện cho bảo vệ chống sụt áp

• Linh kiện cho điều chỉnh công suất chính xác

• Passive có điện áp/ công suất cao

Nếu bạn đang tự hỏi liệu các bộ phận của mình có phải là những linh kiện điện tử thường gặp sự cố nhất hay không, đừng mạo hiểm với thiết kế của mình. Thay vào đó, hãy sử dụng các tính năng tìm kiếm và lọc tiên tiến trên Octopart để tìm các bộ phận bạn cần. Công cụ tìm kiếm điện tử trên Octopart cung cấp cho bạn quyền truy cập vào dữ liệu giá cập nhật của nhà phân phối, hàng tồn kho, thông số kỹ thuật của bộ phận, và dữ liệu CAD, và tất cả đều dễ dàng truy cập qua giao diện thân thiện với người dùng. Hãy xem trang mạch tích hợp của chúng tôi để tìm các linh kiện bạn cần.

Hãy cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.