Как происходит сбой компонентов?

Как происходит сбой компонентов?

Общие правила с ответом для каждого типа компонента были бы полезны.

Мы можем работать как сообщество, чтобы создать единый вопрос, содержащий ценную информацию о том, как отказывают компоненты.

Переключатели и кнопки: не удается установить контакт.

То, что вы перечислили, похоже на серьезность FMEA (Failure Mode и Effect Analysis), по крайней мере, на уровне компонентов. Хотя это не является невозможным, это адская работа - учитывать каждый возможный сбой компонента, если ваш проект содержит, скажем, более сотни компонентов. Один отказавший компонент может вызвать сбой других компонентов. Большинство неудач не являются тонкими.
Вы почувствуете, что добавление компонентов в случае сбоя других компонентов только увеличивает сложность; вам придется сделать FMEA для этих компонентов, а также!

Альтернативный подход, с точки зрения FMEA, может заключаться в том, чтобы начинать с происшествий. Что такое MTTF (среднее время до отказа)? Большинство компонентов достаточно надежны; десятки тысяч POH (часов включения) возможны. (Заметным более слабым компонентом является Al elco, но даже есть решения). Во всяком случае, IC обычно не просто так коротко. Таким образом, в то время как отказ компонента может быть вызван старением, большинство сбоев вызвано внешними факторами , такими как перенапряжение в сети или ошибка пользователя, такая как неправильное соединение. Попробуйте уменьшить эти риски. Пики мощности могут обрабатываться защитными диодами от перенапряжения. Несоответствия можно избежать, используя разные разъемы, чтобы их нельзя было переключать. Цветовой код провода и используйте соответствующие цвета на разъемах.

Итог: может быть важнее знать, почему компоненты выходят из строя, чем как они делают.

Печатные платы: трещины в переходных отверстиях

История: у
моего брата был один из первых проигрывателей компакт-дисков Philips. Однажды это перестало работать, но когда я изучил это, это работало снова. Это случилось несколько раз. Пытаясь узнать об обстоятельствах, когда это произошло, мой брат сказал, что в последний раз была гроза. Удар молнии может навредить электронике, хотя в этих случаях устройство само по себе не начинает работать снова.
Однажды я обсуждал проблему с коллегой, когда менеджер по продукту подслушал разговор (в то время я работал на Philips Audio). Премьер-министр сказал, что только после долгих поисков они нашли причину этой проблемы: печатная плата была сделана из какого-то дешевого материала (я не помню, какой, возможно, это был FR-2), который имел тенденцию расширяться, когда в нем было много влаги. воздух, как во время грозы. В результате несколько переходов на плате раскололись. Когда воздух снова стал более сухим, толщина печатной платы вернулась к норме, восстановив переходные отверстия. Это была одна из причин, почему я не мог ничего найти. Другое дело, что прикосновение к печатной плате мультиметровым датчиком вызвало достаточное давление, чтобы закрыть трещины (это микротрещины!).
Средство защиты: пайка провода в каждом сквозном. Дизайнерское решение:

Как я уже говорил в своем другом ответе, важно знать, почему трещины трещины; это не хорошо, просто зная, как они делают.

МОП-транзисторы: обычно короткое замыкание (с грохотом), в конечном итоге приводящее к открытому отказу из-за плавления устройства

Резисторы: почти всегда разомкнутая цепь

Конденсаторы (электролитические): снижение емкости, утечка электролита, что в конечном итоге приводит к разомкнутой цепи

Конденсаторы (керамические): снижение емкости - в конечном счете, при размыкании, хотя сильное перенапряжение может привести к отказу при замыкании (требуется цитирование).

Светодиоды: постепенно тускнеют, затем не открываются

Стабилитроны: ошибки замыкаются в 90% случаев, но могут не открыться из-за чрезмерного перегрева (устройство может разбиться на две части).
Иногда стабилитроны становятся немного резистивными в обратном регионе. Когда это происходит, ток течет до напряжения стабилитрона.

electr.CAP - возможно короткое замыкание из-за деформации => взрывается.

Микросхемы: внутренние провода выходят из строя, замыкаются внутренние защитные диоды, защелки затвора (могут быть не фатальными), ухудшаются рабочие характеристики из-за разложения полупроводника (при работе при> 100C), мягкие ошибки из-за излучения. Микросхемы питания могут взорваться (я получил удар один) при сбое под нагрузкой.

Резисторы

Режимы сбоя

Отказы резисторов считаются электрическими размыканиями, короткими замыканиями или радикальным отклонением от характеристик резисторов. Испытанные режимы отказа зависят от типа конструкции. Резистор с фиксированным составом обычно выходит из строя в открытой конфигурации при перегреве или чрезмерном напряжении из-за удара или вибрации.

Чрезмерная влажность может привести к увеличению сопротивления. Резистор переменного состава может износиться после интенсивного использования, а изношенные частицы могут вызвать короткое замыкание с высоким сопротивлением. Резисторы с проволочной обмоткой могут иметь открытые обмотки из-за перегрева или напряжения, или из-за короткого замыкания обмоток из-за скопления грязи, пыли, разрушения изоляционного покрытия или высокой влажности. Пленочные резисторы выходят из строя по тем же причинам, что и проволочная обмотка и состав, но также выходят из строя из-за изменений характеристик резистивного материала, что приводит к снижению и увеличению значения сопротивления.

Электронные компоненты - резисторы. (1978). FDA Inspection Технические руководства. Получено с http://www.fda.gov/iceci/inspections/inspectionguides/inspectiontechnicalguides/ucm072904.htm

Надежность электронной системы - ужасная проблема, но вы можете получить представление о том, как это делается в аэрокосмическом бизнесе, прочитав MIL-HDBK-217. Стандарты Mil можно найти на веб-сайте DOD ASSIST . Статья в Википедии: «Надежность» имеет хороший обзор.

Керамика также может выйти из строя из-за короткого замыкания, что может быть захватывающим, если они отключают сильноточный источник ...

Страница сбоев конденсатора Kemet

Приложение Сифера о взломе конденсаторов

Приложение AVX по взлому

TVS : ошибки замыкаются в 90% случаев, но могут не открыться из-за чрезмерного перегрева (устройство может быть разделено на две части)