Γιατί αποτυγχάνουν τα στοιχεία και πώς να τα αναγνωρίσετε
Τι να ξέρετε
- Επιθεωρήστε για ζημιές, ελέγξτε για καπνό ή μυρωδιές, ακούστε για ήχους αστοχίας και δοκιμάστε μεμονωμένα εξαρτήματα.
- Οι συνήθεις αιτίες αστοχίας ηλεκτρονικών εξαρτημάτων περιλαμβάνουν την υπερθέρμανση, τη διάβρωση, την ηλεκτρική καταπόνηση και τα κατασκευαστικά ελαττώματα.
- Για να μειώσετε τον κίνδυνο καταστροφικών βλαβών, επιθεωρήστε τακτικά εξαρτήματα που είναι γνωστό ότι αστοχούν μετά από ορισμένο χρονικό διάστημα ή χρήση.
Αυτό το άρθρο καλύπτει τον τρόπο αναγνώρισης βλαβών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, τους πιο συνηθισμένους λόγους που αποτυγχάνουν τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα και συμβουλές για την αποφυγή αστοχίας σε ηλεκτρονικά εξαρτήματα.
Πώς να αναγνωρίσετε ένα στοιχείο που έχει αποτύχει
Όταν ένα εξάρτημα αποτυγχάνει, υπάρχουν μερικές ενδείξεις που μπορούν να αναγνωρίσουν το εξάρτημα που απέτυχε και να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση προβλημάτων των ηλεκτρονικών.
Επιθεωρήστε οπτικά το εξάρτημα για ζημιά. Μια προφανής ένδειξη ότι ένα εξάρτημα έχει αποτύχει είναι μέσω μιας οπτικής επιθεώρησης. Τα εξαρτήματα που παρουσιάζουν βλάβη συχνά έχουν καμένες ή λιωμένες περιοχές ή έχουν διογκωθεί και διευρυνθεί.
Πυκνωτές είναι συχνά διογκωμένα, ειδικά ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές γύρω από τις μεταλλικές κορυφές. Οι συσκευασίες ολοκληρωμένου κυκλώματος (IC) έχουν συχνά μια μικρή τρύπα που καίγεται όπου ένα καυτό σημείο στο εξάρτημα εξατμίζει το πλαστικό σε όλη τη διαδρομή μέσα από τη συσκευασία IC.Ελέγξτε για καπνό ή μυρωδιές. Όταν τα εξαρτήματα αποτυγχάνουν, συμβαίνει συχνά μια θερμική υπερφόρτωση, προκαλώντας την απελευθέρωση μπλε καπνού και άλλου πολύχρωμου καπνού από το προσβλητικό εξάρτημα. Ο καπνός έχει μια ξεχωριστή μυρωδιά και ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο του συστατικού. Αυτό είναι συχνά το πρώτο σημάδι αστοχίας εξαρτήματος πέρα από τη μη λειτουργία της συσκευής. Συχνά η ευδιάκριτη μυρωδιά ενός αποτυχημένου εξαρτήματος παραμένει γύρω από το εξάρτημα για μέρες ή εβδομάδες, κάτι που μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό του προσβλητικού στοιχείου κατά την αντιμετώπιση προβλημάτων.
Ακούστε τους ήχους αποτυχίας. Μερικές φορές ένα εξάρτημα θα κάνει έναν ήχο όταν αποτύχει. Αυτό συμβαίνει συχνότερα με γρήγορες θερμικές βλάβες, υπερτάσεις και γεγονότα υπερβολικού ρεύματος. Όταν ένα εξάρτημα παρουσιάζει σοβαρή βλάβη, μια μυρωδιά συχνά συνοδεύει την αστοχία. Το να ακούς μια βλάβη ενός εξαρτήματος είναι πιο σπάνιο. Συχνά σημαίνει ότι κομμάτια του εξαρτήματος είναι χαλαρά στο προϊόν, επομένως η αναγνώριση του εξαρτήματος που απέτυχε μπορεί να οδηγήσει στην εύρεση του στοιχείου που δεν βρίσκεται πλέον στο PCB ή στο σύστημα.
Δοκιμάστε μεμονωμένα εξαρτήματα. Μερικές φορές ο μόνος τρόπος για να εντοπίσετε ένα αποτυχημένο στοιχείο είναι να το δοκιμάσετε. Αυτή η διαδικασία μπορεί να είναι δύσκολη σε ένα PCB επειδή άλλα εξαρτήματα μπορούν να επηρεάσουν τη μέτρηση. Επειδή οι μετρήσεις περιλαμβάνουν την εφαρμογή μικρής τάσης ή ρεύματος, το κύκλωμα θα ανταποκριθεί σε αυτό και οι μετρήσεις μπορεί να απορριφθούν. Εάν ένα σύστημα χρησιμοποιεί πολλά υποσυστήματα, η αντικατάστασή τους είναι συχνά ένας τρόπος να περιορίσετε τη θέση του προβλήματος με το σύστημα.
Αυτό το άρθρο εξηγεί.
Αιτίες βλάβης εξαρτημάτων
Τα εξαρτήματα αποτυγχάνουν και τα ηλεκτρονικά χαλάνε. Οι καλές πρακτικές σχεδιασμού μπορούν να αποφύγουν κάποια αστοχίες εξαρτημάτων, αλλά πολλά είναι απλά από τα χέρια σας. Ο εντοπισμός του προσβλητικού στοιχείου και του γιατί μπορεί να έχει αποτύχει είναι το πρώτο βήμα για τη βελτίωση του σχεδιασμού και την αύξηση της αξιοπιστίας ενός συστήματος που αντιμετωπίζει επαναλαμβανόμενες βλάβες εξαρτημάτων.
Υπάρχουν πολλοί λόγοι για τους οποίους τα εξαρτήματα αποτυγχάνουν. Ορισμένες βλάβες είναι αργές και ευγενικές, προσφέροντας χρόνο για την αναγνώριση του εξαρτήματος και την αντικατάστασή του προτού αποτύχει εντελώς. Άλλες αποτυχίες είναι γρήγορες, σοβαρές και απροσδόκητες.
Μερικοί συνήθεις λόγοι για την αποτυχία εξαρτημάτων περιλαμβάνουν:
- Γηράσκων
- Κακή σχεδίαση κυκλώματος
- Διαδοχική αστοχία
- Αλλαγή στο λειτουργικό περιβάλλον
- Συνδέθηκε λανθασμένα
- Αποτυχίες σύνδεσης
- Μόλυνση
- Διάβρωση
- Ηλεκτρική καταπόνηση
- Ηλεκτροστατική εκφόρτιση
- Κατασκευαστικό ελάττωμα
- Μηχανικό σοκ
- Μηχανική καταπόνηση
- Υπερένταση
- Υπερθερμοκρασία
- Υπέρταση
- Οξείδωση
- Ελαττώματα συσκευασίας
- Ακτινοβολία
- Θερμική καταπόνηση
Οι αστοχίες εξαρτημάτων συνήθως ακολουθούν μια τάση. Στην πρώιμη ζωή ενός ηλεκτρονικού συστήματος, οι αστοχίες εξαρτημάτων είναι πιο συχνές και η πιθανότητα αστοχίας μειώνεται καθώς χρησιμοποιούνται τα εξαρτήματα. Ο λόγος για την πτώση των ποσοστών αστοχίας είναι ότι τα εξαρτήματα που έχουν ελαττώματα συσκευασίας, συγκόλλησης και κατασκευής συχνά αποτυγχάνουν μέσα σε λίγα λεπτά ή ώρες από την πρώτη χρήση της συσκευής. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πολλοί κατασκευαστές περιλαμβάνουν περίοδο καύσης πολλών ωρών για τα προϊόντα τους. Αυτή η απλή δοκιμή εξαλείφει τον κίνδυνο να γλιστρήσει ένα κακό εξάρτημα κατά τη διαδικασία κατασκευής, με αποτέλεσμα να σπάσει η συσκευή μέσα σε λίγες ώρες από την αγορά.
Μετά την αρχική περίοδο καύσης, οι αστοχίες εξαρτημάτων συνήθως τελειώνουν και συμβαίνουν τυχαία. Καθώς τα συστατικά γερνούν, οι φυσικές χημικές αντιδράσεις μειώνουν την ποιότητα της συσκευασίας, των συρμάτων και του εξαρτήματος. Η μηχανική και η θερμική ανακύκλωση επηρεάζουν επίσης την αντοχή του εξαρτήματος. Αυτοί οι παράγοντες προκαλούν αύξηση των ποσοστών αποτυχίας καθώς το προϊόν γερνάει. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι αστοχίες ταξινομούνται συχνά είτε από τη βασική αιτία είτε από το πότε απέτυχε στη διάρκεια ζωής του εξαρτήματος.
Μπορείτε να μειώσετε τον κίνδυνο καταστροφικού σφάλματος επιθεωρώντας τακτικά εξαρτήματα που είναι γνωστό ότι αποτυγχάνουν μετά από ορισμένο χρόνο ή χρήση. Για παράδειγμα, στον κλάδο των αερομεταφορών, τα βασικά εξαρτήματα αντικαθίστανται αφού λειτουργήσουν για συγκεκριμένο αριθμό ωρών, ανεξάρτητα από το αν το εξάρτημα παρουσιάζει σημάδια καταπόνησης ή υποβάθμισης.