Части выходят из строя, а вещи ломаются. Это факт жизни и техники. С помощью некоторых методов проектирования можно избежать сбоев некоторых компонентов , но многие из них не в руках дизайнеров. Выявление неисправного компонента и причины его сбоя является первым шагом к совершенствованию конструкции и повышению надежности системы, в которой происходят повторные сбои компонента.
Как компоненты терпят неудачу
Есть множество причин, почему компоненты отказывают. Некоторые сбои являются медленными и изящными, что дает время для идентификации компонента и его замены до полного отказа. Другие неудачи бывают быстрыми, жестокими и неожиданными.
Вот некоторые из наиболее распространенных причин отказа компонентов:
- старение
- Плохая схема
- Каскадный сбой
- Изменение в операционной среде
- Неправильно подключен
- Сбои подключения
- контаминация
- коррозия
- Электрическое напряжение
- Электростатический разряд
- Производственный дефект
- Механический удар
- Механическое напряжение
- сверхток
- Перегретый
- перенапряжение
- оксидирование
- Дефекты упаковки
- излучения
- Тепловая нагрузка
Отказы компонентов следуют тенденции. На ранних этапах жизни электронной системы сбои компонентов встречаются чаще, и вероятность их отказа уменьшается по мере их использования. Причина снижения частоты отказов заключается в том, что компоненты, имеющие дефекты упаковки, пайки и изготовления, часто выходят из строя в течение нескольких минут или часов после первого использования устройства. Вот почему многие производители предусматривают период выработки своей продукции в течение нескольких часов. Этот простой тест исключает риск того, что неисправный компонент может проскользнуть в процессе производства и привести к поломке устройства в течение нескольких часов после покупки.
После начального периода выработки компонентов отказы компонентов обычно заканчиваются случайным образом. Поскольку компоненты используются или даже просто сидят, они стареют. Химические реакции снижают качество упаковки, проводов и компонента, а механические и термические циклы влияют на механическую прочность компонента. Эти факторы приводят к постоянному увеличению частоты отказов по мере старения продукта Вот почему сбои часто классифицируются либо по их основной причине, либо по сбою в жизни компонента.
Идентификация неисправного компонента
При отказе компонента есть несколько индикаторов, которые могут помочь определить неисправный компонент и помочь в устранении неисправностей электроники.
Самый очевидный индикатор того, что конкретный компонент вышел из строя, — визуальный осмотр. Неисправные компоненты часто имеют сгоревшие или расплавленные участки или выпуклые и расширенные. Конденсаторы часто бывают выпуклыми, особенно электролитические конденсаторы вокруг их металлических верхушек. В упаковках с микросхемой часто прожигается небольшое отверстие, в результате которого горячий упор на компоненте испарял пластик вокруг горячей точки на всем протяжении упаковки с микросхемой.
Когда компоненты выходят из строя, часто возникает тепловая перегрузка, которая вызывает магический синий дым и другой цветной дым от испорченного компонента. Дым также имеет очень отчетливый запах и зависит от типа компонента. Это часто является первым признаком отказа компонента, когда устройство не работает. Часто отчетливый запах вышедшего из строя компонента остается вокруг компонента в течение нескольких дней или недель, что может помочь в выявлении неисправного компонента во время устранения неполадок.
Иногда компоненты издают звук, когда выходят из строя. Это происходит чаще при быстрых тепловых сбоях, перенапряжениях и перегрузках по току. Когда какой-либо компонент терпит неудачу, запах часто сопровождает отказ. Слышать отказ компонента — это реже, и это часто означает, что части компонента будут обнаружены незакрепленными в продукте, поэтому идентификация неисправного компонента может привести к поиску того, какой компонент больше не находится на печатной плате или в системе.
Иногда единственный способ определить неисправный компонент — это проверить отдельные компоненты. Этот процесс может быть очень сложным на печатной плате, потому что часто другие компоненты влияют на измерение. Поскольку все измерения включают в себя подачу небольшого напряжения или тока, схема реагирует на это, и показания могут быть сброшены. Если в системе используется несколько узлов, часто замена узлов является отличным способом определить, где находится проблема с системой.
Профилактическое обслуживание
Регулярная проверка и составление расписаний для частей, которые, как известно, выходят из строя после обычного количества времени или часов использования, значительно снижает риск катастрофической ошибки. Например, в авиационной промышленности основные компоненты заменяются, если они проработали определенное количество часов, независимо от того, имеются ли на компоненте признаки напряжения или ухудшения.