Delar misslyckas och saker går sönder. Det är ett faktum av liv och teknik. Vissa komponentfel kan undvikas genom bra designpraxis, men många är ur händerna på designers. Identifiering av den förekommande komponenten och varför den kan ha misslyckats är det första steget att förfina designen och öka pålitligheten hos ett system som har upplevt komponentfel.
Hur komponenter misslyckas
Det finns många anledningar till varför komponenter misslyckas. Några fel är långsamma och graciösa där det finns dags att identifiera komponenten och ersätta den innan den misslyckas helt och utrustningen är nere. Andra misslyckanden är snabba, våldsamma och oväntade, vilka alla testas för vid produktcertifieringstestning. Några av de vanligaste orsakerna till att komponenter misslyckas är:
- Överström
- Spännings
- Över temperatur
- Ansluts felaktigt
- Ändring av arbetsmiljön
- Tillverkningsfel
- Mekanisk chock
- Mekanisk stress
- Strålning
- Förorening
- Förpackning
- anslutningar
- åldrande
- Cascading fel
- Korrosion
- rost
- oxiderande
- Termisk runaway
- Lösa anslutningar
- Elektrostatisk urladdning (ESD)
- Elektrisk stress
- Dålig kretsdesign
Komponentfel följer en trend. I ett tidigt liv i ett elektroniskt system är komponentfel vanligare och risken för misslyckande faller när de används. Orsaken till nedgången i felfrekvenserna är att komponenterna som har förpackning, lödning och tillverkningsfel misslyckas ofta inom några minuter eller timmar efter att man först använt enheten. Det är därför många tillverkare innehåller en inbrottstid på flera timmar för sina produkter. Detta enkla test eliminerar risken för att en dålig komponent kan gå igenom tillverkningsprocessen och resultera i en trasig enhet inom några timmar efter att slutanvändaren först använt den.
Efter den initiala inbränningsperioden botar komponentfel typiskt ut och händer slumpmässigt. Som komponenter används eller ens bara sitta, åldras de. Kemiska reaktioner minskar kvaliteten på förpackningen, ledningarna och komponenten, och mekanisk och termisk cykling tar sin vägtull på mekanisk hållfasthet hos komponenten. Dessa faktorer medför att felfrekvenserna ständigt ökar som produktålder. Därför klassificeras fel ofta av antingen deras grundorsak eller när de misslyckades i komponentens livstid.
Identifiera en misslyckad komponent
När en komponent misslyckas finns det några indikatorer som kan hjälpa till att identifiera komponenten som misslyckades och hjälp med felsökning av elektronik.
Den mest uppenbara indikatorn att en viss komponent har misslyckats är genom en visuell inspektion. Felaktiga komponenter har ofta brända eller smälta områden, eller har blivit utbuktade och utvidgade. Kondensatorer upptäcks ofta, särskilt elektrolytkondensatorer runt metalltopparna. IC-paket har ofta ett litet hål bränt i dem där det varma stoppet på komponenten förångade plasten runt hot spot hela vägen genom IC-paketet.
När komponenter misslyckas uppstår ofta en termisk överbelastning som orsakar att den magiska blå rök och annan färgstark rök kommer att släppas av den förekommande komponenten. Röket har också en mycket distinkt lukt och varierar beroende på komponenttyp. Det här är ofta det första tecknet på ett komponentfel bortom enheten som inte fungerar. Ofta håller den distinkta lukten av en misslyckad komponent runt komponenten i dagar eller veckor, vilket kan bidra till att identifiera den förekommande komponenten under felsökning.
Ibland gör komponenter ett ljud när de misslyckas. Detta händer oftare med snabba termiska fel, överspänningar och över aktuella händelser. När en komponent misslyckas här våldsamt, följer en lukt ofta felet. Att höra en komponentfel är sällsynt och det betyder ofta att delar av komponenten kommer att vara lös i produkten så att identifieringen av komponenten som misslyckades kan komma ner för att hitta vilken komponent som inte längre finns på PCB eller i systemet.
Ibland är det enda sättet att identifiera en komponent som misslyckats, att testa enskilda komponenter. Detta kan vara mycket utmanande på en PCB eftersom många andra komponenter ofta påverkar mätningen eftersom alla mätningar innebär att man använder en liten spänning eller ström, kretsen kommer att svara på det och avläsning kan slängas. Om ett system använder flera underenheter, är det ofta ett bra sätt att avgränsa underenheter där det finns problem med systemet.
