Części zawodzą i rzeczy się psują. To fakt życia i inżynierii. Niektórych awarii można uniknąć dzięki dobrym praktykom projektowym, ale wiele z nich jest poza zasięgiem projektantów. Identyfikacja szkodliwego komponentu i przyczyny jego niepowodzenia jest pierwszym krokiem do udoskonalenia projektu i zwiększenia niezawodności systemu, w którym wystąpiły awarie komponentów.
Jak nie działają składniki
Istnieje wiele powodów, dla których elementy zawodzą. Niektóre awarie są powolne i pełne wdzięku, gdy jest czas, aby zidentyfikować komponent i wymienić go, zanim całkowicie zawiedzie i sprzęt nie działa. Inne awarie są szybkie, gwałtowne i nieoczekiwane, z których wszystkie są testowane podczas testów certyfikacyjnych. Niektóre z najczęstszych przyczyn awarii komponentów to:
- Nadmierny prąd
- Przepięcie
- Powyżej temperatury
- Niepoprawnie podłączony
- Zmiana w środowisku operacyjnym
- Wada produkcyjna
- Wstrząs mechaniczny
- Naprężenia mechaniczne
- Promieniowanie
- Zanieczyszczenie
- Opakowanie
- Znajomości
- Starzenie się
- Kaskadowe niepowodzenie
- Korozja
- Rdzewieje
- Utlenianie
- Ucieczka termiczna
- Luźne połączenia
- Wyładowanie elektrostatyczne (ESD)
- Napięcie elektryczne
- Zły projekt obwodu
Niepowodzenia komponentów są zgodne z trendem. We wczesnym okresie życia systemu elektronicznego, awarie komponentów są częstsze, a szansa awarii spada wraz z ich użyciem. Powodem spadku liczby awarii jest to, że komponenty, które mają opakowanie, lutowanie i defekty produkcyjne często zawodzą w ciągu kilku minut lub godzin od pierwszego użycia urządzenia. Dlatego wielu producentów stosuje okres wypalania kilku godzin dla swoich produktów. Ten prosty test eliminuje ryzyko, że zły komponent może prześlizgnąć się przez proces produkcyjny i spowodować uszkodzenie urządzenia w ciągu kilku godzin od pierwszego użycia go przez użytkownika końcowego.
Po początkowym okresie wypalania awarie komponentów zazwyczaj kończą się losowo. Gdy komponenty są używane lub po prostu siedzieć, starzeją się. Reakcje chemiczne obniżają jakość opakowania, drutów i komponentów, a mechaniczne i termiczne cykle mają wpływ na wytrzymałość mechaniczną elementu. Czynniki te powodują, że wskaźniki awaryjne stale rosną wraz ze starzeniem się produktu. Z tego powodu awarie są często klasyfikowane na podstawie przyczyny źródłowej lub w przypadku, gdy nie powiodły się one w okresie użytkowania elementu.
Identyfikacja nieudanego komponentu
Kiedy komponent ulegnie awarii, istnieje kilka wskaźników, które mogą pomóc w identyfikacji uszkodzonego elementu i pomóc w rozwiązywaniu problemów z elektroniką.
Najbardziej oczywistym wskaźnikiem, że dany element zawiodł jest kontrola wizualna. Nieudane komponenty często mają spalone lub topione obszary lub zostały wybrzuszone i rozszerzone. Kondensatory są często wybrzuszone, zwłaszcza kondensatory elektrolityczne wokół metalowych blatów. Opakowania IC często mają małą dziurkę w nich spaloną, gdzie gorący ogranicznik na komponencie odparował plastyk wokół gorącego miejsca przez cały pakiet IC.
Kiedy elementy zawodzą, często pojawia się przeciążenie termiczne, które powoduje, że magiczny niebieski dym i inny kolorowy dym są uwalniane przez szkodliwy komponent. Dym ma również bardzo wyraźny zapach i jest różny w zależności od rodzaju komponentu. Często jest to pierwsza oznaka awarii komponentu poza urządzeniem, które nie działa. Często wyraźny zapach uszkodzonego komponentu pozostanie wokół składnika przez kilka dni lub tygodni, co może pomóc w zidentyfikowaniu szkodliwego komponentu podczas rozwiązywania problemów.
Czasami komponenty wydają dźwięk, gdy zawodzą. Dzieje się tak częściej przy szybkich awariach termicznych, przepięciach i zdarzeniach nadprądowych. Kiedy element ulega uszkodzeniu w ten sposób, zapach często towarzyszy awarii. Słyszenie błędu komponentu jest rzadsze i często oznacza, że fragmenty tego składnika będą znajdować się luźno w produkcie, więc identyfikacja komponentu, który się nie powiódł, może sprowadzać się do stwierdzenia, który element nie znajduje się już na PCB lub w systemie.
Czasami jedynym sposobem identyfikacji uszkodzonego komponentu jest przetestowanie poszczególnych komponentów. Może to być bardzo trudne na PCB, ponieważ często inne elementy będą miały wpływ na pomiar, ponieważ wszystkie pomiary wymagają zastosowania małego napięcia lub prądu, obwód zareaguje na to, a odczyty mogą zostać wyrzucone. Jeśli system wykorzystuje kilka podzespołów, często wymiana podzespołów jest doskonałym sposobem na zawężenie miejsca, w którym znajduje się problem z systemem.
