Teile versagen und Dinge brechen. Es ist eine Tatsache des Lebens und der Technik. Einige Komponentenfehler können durch gute Konstruktionspraktiken vermieden werden, viele sind jedoch nicht in der Hand von Designern. Das Erkennen der fehlerhaften Komponente und warum sie möglicherweise fehlgeschlagen ist, ist der erste Schritt zur Verfeinerung des Designs und zur Erhöhung der Zuverlässigkeit eines Systems, bei dem Komponentenfehler aufgetreten sind.
Wie Komponenten ausfallen
Es gibt zahlreiche Gründe, warum Komponenten versagen. Einige Ausfälle sind langsam und elegant, wenn Zeit zum Identifizieren und Austauschen der Komponente vorhanden ist, bevor sie vollständig ausfällt und die Ausrüstung ausfällt. Andere Fehler sind schnell, gewalttätig und unerwartet und werden während der Produktzertifizierungstests getestet. Einige der häufigsten Gründe für das Scheitern von Komponenten sind:
- Überstrom
- Überspannung
- Übertemperatur
- Falsch verbunden
- Ändern Sie die Betriebsumgebung
- Herstellungsfehler
- Mechanischer Schock
- Mechanische Beanspruchung
- Strahlung
- Kontamination
- Verpackung
- Verbindungen
- Altern
- Kaskadierungsfehler
- Korrosion
- Rosten
- Oxidierend
- Thermisches Durchgehen
- Lose Verbindungen
- Elektrostatische Entladung (ESD)
- Elektrische Belastung
- Schlechter Schaltungsentwurf
Komponentenversagen folgen einem Trend. Im frühen Leben eines elektronischen Systems treten häufig Bauteilausfälle auf, und die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls sinkt, wenn sie verwendet werden. Der Grund für die Abnahme der Ausfallraten liegt darin, dass Komponenten, die Verpackungs-, Löt- und Herstellungsfehler aufweisen, häufig innerhalb von Minuten oder Stunden nach der ersten Verwendung des Geräts ausfallen. Aus diesem Grund haben viele Hersteller eine mehrstündige Einbrennzeit für ihre Produkte. Dieser einfache Test eliminiert die Möglichkeit, dass ein fehlerhaftes Bauteil den Fertigungsprozess durchrutscht und innerhalb von Stunden nach dem ersten Einsatz des Endbenutzers zu einem Gerätbruch führt.
Nach dem anfänglichen Einbrennzeitraum werden Komponentenfehler normalerweise beendet und treten zufällig auf. Wenn Komponenten verwendet werden oder einfach nur sitzen, altern sie. Chemische Reaktionen reduzieren die Qualität der Verpackung, der Drähte und des Bauteils, und mechanische und thermische Zyklen wirken sich auf die mechanische Festigkeit des Bauteils aus. Diese Faktoren führen dazu, dass die Ausfallraten mit zunehmendem Alter des Produkts kontinuierlich ansteigen. Aus diesem Grund werden Fehler häufig nach ihrer Ursache oder nach dem Ausfall der Komponente klassifiziert.
Identifizieren einer fehlgeschlagenen Komponente
Wenn eine Komponente ausfällt, gibt es einige Indikatoren, mit deren Hilfe die fehlerhafte Komponente identifiziert und die Fehlerbehebung bei der Elektronik unterstützt werden kann.
Der offensichtlichste Hinweis darauf, dass eine bestimmte Komponente ausgefallen ist, ist eine Sichtprüfung. Bei ausgefallenen Komponenten sind oft verbrannte oder geschmolzene Bereiche vorhanden oder haben sich ausgebaucht und ausgedehnt. Kondensatoren sind oft ausgeprägt, insbesondere Elektrolytkondensatoren um ihre Metalloberseiten. Bei IC-Gehäusen ist oft ein kleines Loch eingebrannt, in dem der Hot-Stop des Bauteils den Kunststoff um den gesamten Hot Spot herum verdampft.
Wenn Komponenten ausfallen, tritt häufig eine thermische Überlastung auf, die dazu führt, dass der magische blaue Rauch und der andere farbige Rauch von der anstoßenden Komponente abgegeben wird. Der Rauch hat auch einen sehr ausgeprägten Geruch und variiert je nach Art der Komponente. Dies ist häufig das erste Anzeichen für einen Komponentenfehler, wenn das Gerät nicht funktioniert. Oft bleibt der ausgeprägte Geruch einer ausgefallenen Komponente über Tage oder Wochen in der Umgebung der Komponente, was bei der Fehlersuche die Identifizierung der fehlerhaften Komponente unterstützen kann.
Manchmal ertönen Komponenten, wenn sie versagen. Dies tritt häufiger bei schnellen thermischen Ausfällen, Überspannungen und über aktuellen Ereignissen auf. Wenn eine Komponente dies heftig versagt, wird der Ausfall häufig von einem Geruch begleitet. Wenn Sie hören, dass eine Komponente ausfällt, ist dies seltener und bedeutet oft, dass Teile der Komponente lose im Produkt gefunden werden. Die Identifizierung der Komponente, die ausgefallen ist, kann dazu führen, dass sich herausstellt, welche Komponente sich nicht mehr auf der Leiterplatte oder im System befindet.
Manchmal ist die einzige Möglichkeit, eine fehlerhafte Komponente zu identifizieren, die einzelnen Komponenten zu testen. Dies kann auf einer Leiterplatte sehr schwierig sein, da häufig andere Komponenten die Messung beeinflussen, da bei allen Messungen eine kleine Spannung oder ein geringer Strom angelegt werden muss, die Schaltung darauf anspricht und Messwerte abgelehnt werden können. Wenn ein System mehrere Unterbaugruppen verwendet, ist das Ersetzen von Unterbaugruppen häufig eine gute Möglichkeit, um zu bestimmen, wo sich das Problem mit dem System befindet.
