Onderdelen falen en dingen breken. Het is een feit van het leven en van de techniek. Sommige onderdeelfouten kunnen worden voorkomen door goede ontwerppraktijken, maar veel zijn uit handen van ontwerpers. Het identificeren van de aanstootgevende component en waarom deze mislukt is, is de eerste stap naar het verfijnen van het ontwerp en het vergroten van de betrouwbaarheid van een systeem dat onderdelenstoringen heeft ondervonden.
Hoe componenten falen
Er zijn tal van redenen waarom componenten falen. Sommige fouten zijn traag en sierlijk wanneer er tijd is om het onderdeel te identificeren en te vervangen voordat het volledig defect raakt en de apparatuur niet werkt. Andere fouten zijn snel, gewelddadig en onverwacht, en allemaal worden ze getest tijdens tests voor productcertificering. Enkele van de meest voorkomende redenen voor het falen van componenten zijn:
- overstroom
- overspanning
- Te heet
- Onjuist aangesloten
- Verandering in de werkomgeving
- Fabrieksfout
- Mechanische schok
- Mechanische spanning
- bestraling
- besmetting
- Packaging
- aansluitingen
- Veroudering
- Cascading failure
- corrosie
- roesten
- oxiderende
- Thermische wegloper
- Losse verbindingen
- ElectroStatic Discharge (ESD)
- Elektrische spanning
- Slecht circuitontwerp
Onderdeelfouten volgen een trend. In het vroege leven van een elektronisch systeem komen defecten van componenten vaker voor en neemt de kans op fouten af wanneer ze worden gebruikt. De reden voor de daling van de uitvalpercentages is dat de componenten met verpakking, soldeer en fabricagefouten vaak binnen enkele minuten of uren na het eerste gebruik van het apparaat uitvallen. Daarom hebben veel fabrikanten een inloopperiode van een paar uur voor hun producten. Deze eenvoudige test elimineert de kans dat een slecht onderdeel door het productieproces kan glijden en resulteren in een defect apparaat binnen enkele uren nadat de eindgebruiker het eerst heeft gebruikt.
Na de initiële inbrandperiode komen onderdelenstoringen meestal uit en gebeuren ze willekeurig. Als componenten worden gebruikt of zelfs gewoon zitten, verouderen ze. Chemische reacties verminderen de kwaliteit van de verpakking, draden en het onderdeel en mechanische en thermische cycli vragen hun tol aan de mechanische sterkte van het onderdeel. Deze factoren zorgen ervoor dat het aantal mislukkingen voortdurend toeneemt naarmate een product ouder wordt. Dit is de reden waarom fouten vaak worden geclassificeerd op grond van hun hoofdoorzaak of op het moment dat ze faalden in de levensduur van het onderdeel.
Een defecte component identificeren
Wanneer een onderdeel defect raakt, zijn er een paar indicatoren die kunnen helpen bij het identificeren van het defecte onderdeel en helpen bij het oplossen van problemen met elektronica.
De meest voor de hand liggende indicator dat een specifiek onderdeel is mislukt, is een visuele inspectie. Mislukte componenten hebben vaak verbrande of gesmolten delen, of zijn uitgehold en uitgebreid. Condensatoren worden vaak bulderend gevonden, met name elektrolytische condensatoren rond hun metalen bladen. IC-pakketten hebben vaak een klein gaatje waarin de hete stop op de component het plastic verdampt rond de hotspot helemaal door het IC-pakket.
Wanneer componenten uitvallen, treedt vaak een thermische overbelasting op, waardoor de magische blauwe rook en andere kleurrijke rook worden vrijgegeven door de overtredende component. De rook heeft ook een zeer uitgesproken geur en varieert per type component. Dit is vaak het eerste teken van een onderdeelstoring die verder gaat dan dat het apparaat niet werkt. Vaak zal de kenmerkende geur van een defect onderdeel gedurende dagen of weken rond de component blijven hangen, wat kan helpen bij het identificeren van de aanstootgevende component tijdens het oplossen van problemen.
Soms maken componenten geluid wanneer ze falen. Dit gebeurt vaker met snelle thermische storingen, overspanningen en over huidige gebeurtenissen. Wanneer een onderdeel hier met geweld van faalt, gaat vaak een geur gepaard met het falen. Het horen van een componentdefect is zeldzamer, en het betekent vaak dat stukjes van de component los in het product zullen worden aangetroffen, dus het identificeren van de component die niet goed is, kan te maken hebben met het vinden van welke component niet langer op de PCB of in het systeem zit.
Soms is de enige manier om een defect onderdeel te identificeren, het testen van individuele componenten. Dit kan zeer uitdagend zijn op een PCB, omdat vaak andere componenten de meting zullen beïnvloeden, omdat alle metingen het toepassen van een kleine spanning of stroom impliceren, het circuit daarop zal reageren en de metingen kunnen worden afgeworpen. Als een systeem meerdere subassemblages gebruikt, is het vaak vervangen van subassemblages een goede manier om te bepalen waar het probleem met het systeem zich bevindt.
