零件失效,事情破裂。这是生活和工程的事实。良好的设计实践可以避免某些组件故障,但许多设计失败了。识别有问题的组件及其可能失败的原因是改进设计并提高已经遇到组件故障的系统的可靠性的第一步。
组件如何失败
组件失败的原因有很多。有些故障是缓慢而优雅的,有时间识别组件并在完全失效并且设备停机之前更换组件。其他故障是快速,暴力和意外的,所有这些都在产品认证测试期间进行了测试。组件发生故障的一些最常见原因包括:
- 过流
- 过压保护
- 过温
- 连接不正确
- 改变经营环境
- 制造缺陷
- 机械冲击
- 机械应力
- 辐射
- 污染
- 打包
- 连接
- 老化
- 级联失败
- 腐蚀
- 锈蚀
- 氧化
- 热失控
- 连接松动
- 静电放电(ESD)
- 电应力
- 电路设计不好
组件故障确实遵循趋势。在电子系统的早期阶段,组件故障更常见,故障机会随着使用而下降。故障率下降的原因是具有封装,焊接和制造缺陷的组件通常在首次使用该设备的几分钟或几小时内就会失效。这就是为什么许多制造商为其产品提供了几个小时的老化期。这个简单的测试消除了不良组件在制造过程中滑动的可能性,并在最终用户首次使用它的几个小时内导致设备损坏。
在初始老化期后,组件故障通常会触底并随机发生。随着组件的使用或甚至只是坐着,它们会老化。化学反应会降低包装,电线和元件的质量,机械和热循环会降低元件的机械强度。随着产品老化,这些因素导致故障率不断增加。这就是为什么故障通常根据其根本原因或在组件的生命周期中失败的原因进行分类的原因。
识别失败的组件
当组件发生故障时,有一些指示器可以帮助识别出故障的组件并帮助解决电子设备问题。
特定组件失效的最明显的指标是通过目视检查。失效的部件通常有烧焦或熔化的区域,或者凸出并膨胀。经常发现电容器膨胀,特别是金属顶部周围的电解电容器。 IC封装通常在其中烧有一个小孔,其中元件上的热停止使热点周围的塑料一直通过IC封装。
当组件发生故障时,经常会发生热过载,从而导致神奇的蓝烟和其他彩色烟雾被违规组件释放。烟雾也有非常明显的气味,因组件类型而异。这通常是超出设备无法工作的组件故障的第一个迹象。通常,故障组件的明显气味将在组件周围停留数天或数周,这有助于在故障排除期间识别违规组件。
有时组件在失败时发出声音。这种情况经常发生在快速热故障,过电压和过电流事件中。当一个组件猛烈地失败时,通常伴随着失败的气味。听取组件故障的情况比较少见,通常意味着产品中的部件松散,因此识别出故障的组件可能会导致找不到PCB上或系统中的组件。
有时,识别失败组件的唯一方法是测试单个组件。这在PCB上非常具有挑战性,因为通常其他组件会影响测量,因为所有测量都涉及施加小电压或电流,电路将响应它并且读数可能被丢弃。如果系统使用多个子装配,通常更换子装配是缩小系统问题所在位置的好方法。