部品が故障して物が壊れます。それは人生と工学の事実です。いくつかの部品の故障は、良い設計プラクティスによって避けることができますが、多くは設計者の手に負えません。原因となっているコンポーネントを特定し、それがなぜ失敗したのかを特定することは、コンポーネントの障害が発生しているシステムの設計を改善し、信頼性を高めるための第一歩です。
コンポーネントの失敗方法
コンポーネントが失敗する理由は数多くあります。いくつかの障害は、コンポーネントが完全に故障して装置がダウンする前に、コンポーネントを識別して交換する時間がある場合、遅く優雅です。その他の障害は、迅速で、暴力的で、予期せぬものであり、そのすべてが製品認証テスト中にテストされます。コンポーネントが失敗する最も一般的な理由のいくつかは次のとおりです。
- 過電流
- 過電圧
- 過熱
- 正しく接続されていません
- オペレーティング環境の変更
- 製造上の欠陥
- 機械的ショック
- 機械的ストレス
- 放射線
- 汚染
- パッケージング
- 接続
- 高齢化
- カスケード障害
- 腐食
- 錆びる
- 酸化
- 熱暴走
- 緩い接続
- 静電気放電（ESD）
- 電気ストレス
- 不良回路設計
コンポーネントの故障は傾向に従います。電子システムの初期段階では、部品の故障がより一般的であり、使用されると故障の可能性が低下する。不良率の低下の理由は、パッケージ、はんだ付け、および製造上の欠陥を有するコンポーネントが、デバイスを最初に使用してから数分または数時間以内に故障することが多いためです。これは、多くの製造業者がその製品に数時間のバーンイン期間を含む理由である。この簡単なテストでは、不良コンポーネントが製造プロセスを逃して、エンドユーザーが最初にそれを使用してから数時間以内にデバイスが故障する可能性が排除されます。
最初のバーンイン期間の後、コンポーネントの故障は通常、底を打ち、ランダムに発生します。コンポーネントが使用されたり、座っているだけでも、コンポーネントは劣化します。化学反応は、パッケージング、ワイヤ、およびコンポーネントの品質を低下させ、機械的および熱サイクルは、コンポーネントの機械的強度に悪影響を与えます。これらの要因により、製品の劣化に伴い故障率が継続的に上昇します。このため、障害はその根本的な原因またはコンポーネントの寿命に失敗したときに分類されることがよくあります。
失敗したコンポーネントの特定
コンポーネントに障害が発生すると、障害が発生したコンポーネントを特定して電子機器のトラブルシューティングを支援するための指標がいくつかあります。
特定のコンポーネントが失敗したことの最も明白なインジケータは、目視検査によるものです。故障したコンポーネントは、しばしば、焼けたまたは溶けた領域を有しているか、または膨らんで拡張している。コンデンサは、しばしば、金属の頂部の周りに電解コンデンサが詰まっていることが多い。 ICパッケージには小さな穴があり、そこでは部品上のホットストップがホットスポットの周りのプラスチックをICパッケージを通って蒸発させた。
コンポーネントが故障すると、サーマルオーバーロードが頻繁に発生し、魔法の青い煙やその他のカラフルな煙が問題のコンポーネントによって放出されます。煙はまた非常に明瞭な匂いを有し、成分のタイプによって異なる。これは、多くの場合、デバイスが動作しない場合のコンポーネント障害の最初の兆候です。多くの場合、故障したコンポーネントの明瞭な匂いは、数日または数週間コンポーネントの周りに残り、トラブルシューティング中に問題のあるコンポーネントを特定するのに役立ちます。
時にはコンポーネントが失敗したときにコンポーネントがサウンドを出すことがあります。これは、急激な熱的障害、過電圧、過電流のイベントでより頻繁に発生します。コンポーネントがこれを激しく壊した場合、そのエラーにはしばしば匂いが付きます。部品の故障を知ることはあまりありません。しばしば、製品の部品が緩んでいることを意味するので、故障した部品を特定することは、もはやPCB上またはシステム内に存在しない部品を見つけることにつながる可能性があります。
場合によっては、失敗したコンポーネントを特定する唯一の方法は、個々のコンポーネントをテストすることです。これは、PCB上では非常に難しい場合があります。これは、すべての測定に小さな電圧または電流を印加する必要があるため、他のコンポーネントが測定に影響を及ぼすことが多く、回路がそれに応答して読み取り値を取り去る可能性があるからです。システムで複数のサブアセンブリが使用されている場合、サブアセンブリを交換することは、システムの問題がどこにあるかを絞り込むうえで最適です。
