Wie fallen Komponenten aus?

Wie fallen Komponenten aus?

Allgemeine Regeln mit einer Antwort pro Komponententyp wären wertvoll.

Wir können als Community zusammenarbeiten, um eine einzige Frage zu erstellen, die wertvolle Informationen zum Ausfall von Komponenten enthält.

Schalter und Taster: Kontaktausfall.

Was Sie aufgelistet haben, ähnelt zumindest auf Komponentenebene dem Schweregrad einer FMEA (Fehlermöglichkeits- und Auswirkungsanalyse). Obwohl es nicht unmöglich ist, ist es eine harte Arbeit , jeden möglichen Komponentenfehler zu erklären, wenn Ihr Design beispielsweise mehr als hundert Komponenten enthält. Eine fehlerhafte Komponente kann zu einer Lawine anderer fehlerhafter Komponenten führen. Die meisten Fehler sind nicht subtil.
Sie werden feststellen, dass das Hinzufügen von Komponenten zur Bewältigung von Fehlern anderer Komponenten nur die Komplexität erhöht. Sie müssen auch für diese Komponenten eine FMEA durchführen!

Ein alternativer Ansatz, FMEA-weise, kann sein, von Ereignissen auszugehen. Was ist die MTTF (Mean Time To Failure)? Die meisten Komponenten sind sehr robust. Zehntausende von POH (Einschaltstunden) sind möglich. (Eine bemerkenswert schwächere Komponente ist das Al elco, aber es gibt auch Lösungen). Wie auch immer, ein IC schließt normalerweise nicht einfach so kurz. Während das Versagen von Komponenten durch Alterung verursacht werden kann, werden die meisten Fehler durch externe Faktoren wie Überspannung im Netz oder Benutzerfehler wie fehlerhaftes Anschließen verursacht. Versuchen Sie, diese Risiken zu reduzieren. Spannungsspitzen können durch Überspannungsschutzdioden behandelt werden. Fehlanschlüsse können vermieden werden, indem verschiedene Stecker verwendet werden, so dass sie nicht geschaltet werden können. Färben Sie die Kabel mit einem Farbcode und verwenden Sie passende Farben für die Steckverbinder.

Fazit: Es ist möglicherweise wichtiger zu wissen, warum Komponenten ausfallen als wie sie es tun.

PCBs: Risse in Durchkontaktierungen

Die Geschichte:
Mein Bruder hatte einen der ersten CD-Player von Philips. Einmal funktionierte es nicht mehr, aber als ich es mir ansah, funktionierte es wieder. Dies geschah einige Male. Als ich versuchte, die Umstände herauszufinden, als es passierte, sagte mein Bruder, dass es das letzte Mal ein Gewitter gegeben habe. Ein Blitzschlag kann der Elektronik schlimme Dinge antun, in diesen Fällen funktioniert das Gerät jedoch nicht von alleine wieder.
Eines Tages diskutierte ich mit einem Kollegen über das Problem, als das Gespräch von einem Produktmanager belauscht wurde (ich arbeitete zu der Zeit für Philips Audio). PM sagte, dass sie die Ursache für dieses Problem erst nach langem Suchen gefunden hätten: Die Platine sei aus billigem Material (ich erinnere mich nicht, welches FR-2 gewesen sein könnte), das sich bei starker Feuchtigkeit ausdehnte die Luft, wie bei einem Gewitter. Infolgedessen würden die wenigen Durchkontaktierungen auf der Platine aufbrechen. Als die Luft wieder trockener wurde, normalisierte sich die Dicke der Leiterplatte und die Durchkontaktierungen wurden wiederhergestellt. Das war einer der Gründe, warum ich nichts finden konnte. Ein weiterer Grund war, dass das Berühren der Platine mit der Sonde eines Multimeters einen ausreichenden Druck verursachte, um die Risse zu schließen (dies sind Mikrorisse!).
Abhilfe: jeweils einen Draht einlöten. Designlösung:

Wie ich bereits in meiner anderen Antwort sagte, ist es wichtig zu wissen, warum die Durchkontaktierungen knacken; Es ist nicht gut zu wissen, wie es ihnen geht.

MOSFETs: Normalerweise kurzschließen (mit einem Knall), was schließlich zu einem Unterbrechungsfehler aufgrund des Schmelzens des Geräts führt

Widerstände: Fast immer offener Stromkreis

Kondensatoren (elektrolytisch): Verringerung der Kapazität, Austreten von Elektrolyt, was schließlich zu einer Unterbrechung des Stromkreises führt

Kondensatoren (Keramik): Kapazitätsreduzierung - eventuelles Versagen, obwohl starke Überspannung zum Versagen führen kann (Zitation erforderlich).

LEDs: Allmähliches Dimmen, dann kein Öffnen

Zeners: Fällt in 90% der Fälle aus, kann aber aufgrund extremer Überhitzung ausfallen (Gerät kann in zwei Teile geteilt werden).
Manchmal wird Zener im umgekehrten Bereich wenig widerstandsfähig. Wenn dies geschieht, fließt etwas Strom vor der Zenerspannung.

Kurzschluss durch Verformung möglich => explodiert.

ICs: Interne Drähte fallen offen aus, interne Sicherheitsdiodenkurzschlüsse, Gate-Latch-Ups (möglicherweise nicht lebensgefährlich), Leistungsabfall aufgrund von Halbleiterdegradation (bei Betrieb bei> 100 ° C), weiche Fehler aufgrund von Strahlung. Leistungs-ICs können explodieren (ich wurde von einem getroffen), wenn sie unter Last ausfallen.

Widerstände

Fehlermodi

Widerstandsfehler gelten als elektrische Unterbrechungen, Kurzschlüsse oder radikale Abweichungen von den Widerstandsspezifikationen. Die aufgetretenen Fehlermodi variieren mit der Art der Konstruktion. Ein Widerstand mit fester Zusammensetzung versagt normalerweise in einer offenen Konfiguration, wenn er durch Stöße oder Vibrationen überhitzt oder übermäßig beansprucht wird.

Zu hohe Luftfeuchtigkeit kann den Widerstand erhöhen. Ein Widerstand mit variabler Zusammensetzung kann sich nach längerer Verwendung abnutzen und abgenutzte Partikel können Kurzschlüsse mit hohem Widerstand verursachen. Drahtwiderstände können durch Überhitzung oder Belastung offene Wicklungen oder durch Ansammlung von Schmutz, Staub, Durchschlag der Isolationsbeschichtung oder hohe Luftfeuchtigkeit kurzgeschlossene Wicklungen aufweisen. Filmwiderstände versagen aus den gleichen Gründen wie Draht und Zusammensetzung, sind jedoch auch aufgrund von Änderungen der Eigenschaften des Widerstandsmaterials ausgefallen, was zu einer Verringerung und Erhöhung des Widerstandswerts führt.

Elektronische Bauelemente - Widerstände. (1978). Technische Anleitungen zur FDA-Inspektion. Abgerufen von http://www.fda.gov/iceci/inspections/inspectionguides/inspectiontechnicalguides/ucm072904.htm

Die Zuverlässigkeit elektronischer Systeme ist ein hässliches Problem, aber Sie können sich anhand von MIL-HDBK-217 ein Bild davon machen, wie dies in der Luft- und Raumfahrtbranche geschieht. Mil-Standards finden Sie auf der DOD-Website ASSIST . Der Wikipedia-Eintrag: Reliability Engineering hat einen guten Überblick.

Keramik kann auch Kurzschluss ausfallen, was spannend sein kann, wenn sie eine Hochstromversorgung entkoppelt ...

Kemets Kondensator-Fehlerseite

Syfer's Appnote zum Kondensatorknacken

AVXs Appnote zum Thema Cracken

TVS : Fällt in 90% der Fälle aus, kann aber aufgrund extremer Überhitzung ausfallen (Gerät kann in zwei Teile geteilt werden)