Comment prévenir les modes de défaillance PCB courants : guide pratique

11 janvier 2021

Un circuit imprimé (PCB) est un élément essentiel et intégral de la plupart des applications électroniques. Ils donnent vie à de nombreux dispositifs électromécaniques et électroniques tels que téléviseurs, éclairage public, téléphones portables, etc. Ainsi, leur défaillance peut être extrêmement perturbatrice. Il existe plusieurs raisons d'échec de PCB. Qu'il s'agisse de conditions météorologiques difficiles ou de vieillissement, tout peut causer des ravages sur le circuit, entraînant la défaillance complète de l'appareil. Il est donc important de comprendre les causes des défaillances PCB pour prévenir les occurrences futures. Cet article discute des causes les plus courantes de défaillance PCB et des choses à faire et à ne pas faire pour les éviter.

Quelles sont les raisons de l'échec des PCB ?

Un circuit bien conçu et fabriqué avec succès, qui remplit ses objectifs de performance sur sa durée de vie, est toujours l'attente de tout fabricant d'équipement d'origine (OEM). Cependant, certains aspects cruciaux peuvent être négligés par le fabricant PCB par moments. Sans doute, le processus de conception de circuit peut être fastidieux et chronophage selon la complexité de la carte, et chacun comporte un certain degré de risque. Les principales raisons de défaillance du circuit incluent une conception sous-spécifiée, des défauts de fabrication, des facteurs environnementaux, etc. Bien que quelques facteurs puissent être atténués en phase de conception, une planification adéquate pendant la conception peut aider la carte à donner le meilleur d'elle-même. La section suivante décrit quels modes de défaillance peuvent survenir et être détectés lors de l'assemblage et du fonctionnement du circuit.

Brève discussion sur les causes les plus courantes de défaillance PCB

• Défauts de fabrication :

  C'est une raison courante d'échec PCB. Ces défauts sont difficiles à détecter et encore plus à corriger. Certains défauts de fabrication peuvent être évités dès la conception, d'autres doivent être corrigés par les OEM. Voici quelques défauts de fabrication courants :

• Désalignement des couches (Layer Misalignment) :

  L'alignement de l'empilement PCB est fait pendant la fabrication et il est difficile de détecter tout problème d'alignement avant que le circuit ne soit complètement assemblé. Par exemple, lors de l'inspection manuelle, si des circuits ouverts, courts ou croisés surviennent, cela affectera négativement le fonctionnement du circuit.

• Pontage de soudure (Solder Bridging) :

  C'est un autre défaut courant qui se produit lorsque la soudure forme une connexion anormale entre deux ou plusieurs pistes adjacentes, pastilles, pastilles et pistes en proximité immédiate.

• Déplacement de composant (Component Shifting) :

  Les composants sont placés avant la soudure pendant l'assemblage. Si le composant se déplace même légèrement pendant la soudure, un joint de soudure de qualité ne se formera pas. Cela peut entraîner l'effet « tombstone » (tombe).

• Rupture de la carte (Board Breakage) :

  Le circuit peut échouer à cause de stress mécanique ou physique comme vibrations ou chocs répétés. Parfois, la carte peut se briser si ses capacités de flexion sont dépassées.

• Détérioration de la fonctionnalité des composants :

  La défaillance du composant est un autre problème majeur. Les composants peuvent échouer à cause de mauvaise qualité, mauvais choix, rupture de boîtier due à chaleur excessive, interaction chimique, etc.

• Dégradation des performances :

  C'est l'un des modes de défaillance les plus difficiles à détecter. La dégradation progressive de la performance peut survenir pour de nombreuses raisons : dégradation des pistes, oxydation, condensation, poids de cuivre incorrect, etc.

• Délamination :

  Comme son nom l'indique, la délamination se produit quand la stratification de la carte se détache du matériau diélectrique. La cause principale est l'utilisation d'un matériau où le coefficient d'expansion thermique (CTE) est faible pour l'exigence thermique de l'environnement.

Les modes de défaillance mentionnés ci-dessus sont ceux qu'une carte doit survivre pour atteindre son objectif de cycle de vie opérationnel. Heureusement, ces défaillances peuvent être évitées avec des décisions prises lors de la conception des cartes pour améliorer la probabilité de succès.

À faire et à ne pas faire en conception PCB pour éviter les modes de défaillance

Avec les à faire et à ne pas faire suivants, il est possible d'éviter les contingences de modes de défaillance PCB.

À faire (Design Dos) pour éviter les modes de défaillance PCB

• L'un des meilleurs moyens d'éviter les échecs PCB est de choisir les meilleurs matériaux et composants de qualité. La sélection du matériau et du composant doit être optimisée pour la conception du circuit tout en assurant disponibilité et qualité.
• Une autre considération importante : qui doit construire le circuit ? Sélectionner un fournisseur de services de fabrication et d'assemblage de qualité peut faire une différence significative dans le développement PCB.

À ne pas faire (Design Don'ts) pour éviter les modes de défaillance PCB

• Ne supposez pas la résistance thermique pour le circuit. Analysez-la plutôt. C'est l'un des meilleurs moyens de tester si la carte peut supporter l'exigence de chauffage de l'assemblage.
• Ne supposez pas la fiabilité. L'approche prudente et meilleure est de réaliser des tests de circuit et d'assurer la conception et le fonctionnement de la carte.

Avec les directives de conception ci-dessus, vous réduirez significativement la probabilité de modes de défaillance PCB pendant l'assemblage. Êtes-vous intéressé à en savoir plus sur les directives de conception PCB ? Si oui, vous pouvez contacter des fabricants PCB leaders comme Creative Hi-Tech. Leurs experts hautement expérimentés vous assisteront tout au long du processus.

Articles connexes :

• Quelles sont les étapes de la réparation BGA ? – Partie I
• Quelles sont les étapes de la réparation BGA ? – Partie II