Väčšinou, ak komponent zlyhá, môže byť hlavná príčina jeho zlyhania spojená s jedným alebo viacerými ďalšími komponentami. Optimalizácia použitých komponentov pre váš návrh je preto nevyhnutná pre výrobu dosiek plošných spojov, minimálnu poruchovosť vo výrobe, či zamedzeniu používania dosiek so zlými alebo horšími komponentmi. Vhodnosť výberu je však iba jedným z nevyhnutných návykov, ako sa vyhnúť zlyhaniu najbežnejších elektronických komponentov. Pred zvážením ďalších akcií, ktoré sa musia stať rutinou pre spoľahlivý výkon dosky, je potrebné vedieť, ktoré typy elektronických komponentov sú najviac náchylné na zlyhanie.

Tak teda ktoré sú najčastejšie elektronické komponenty, ktoré zlyhávajú?

Každý a žiaden. Jeden z najdôveryhodnejších svetových dodávateľov elektronických komponentov, Digi-Key Electronics, uvádza vo svojich štatistiskách závratné číslo takmer 12 000 000 elektronických komponentov. Drvivá väčšina z nich sú komponenty, ktoré sa montujú priamo na dosky plošných spojov alebo sa k nim pripájajú. Mnoho komponentov je na trhu relatívne nových, čo znamená, že existujú iba obmedzené (ak nejaké) údaje o ich poruchovosti. Okrem toho v dnešnej dobe existuje tendencia vymieňať celé dosky namiesto odstraňovania, odhaľovania a výmeny jednotlivých zlyhaných komponentov, nakoľko je pohodlnejšie vymeniť celú dosku, než pátrať po príčine zlyhania toho ktorého komponentu za pár centov. Dôsledky tohoto správania sú všeobecne známe v podobe vytvárania exhalátov skleníkových plynov a uhlíkovej stopy. Tieto a ďalšie dôvody prakticky znemožňujú zostavenie presnej a komplexnej databázy miery zlyhania jednotlivých elektronických komponentov.

Namiesto spoliehania sa na mieru zlyhania jednotlivých komponentov môže byť užitočnejšie klasifikovať komponenty podľa režimov zlyhania alebo zdroja poruchy. Generovanie zoznamu typov porúch komponentov, ktoré je možné prakticky využiť tak, aby sa v praxi zlepšili metódy kontroly kvality pri výrobe elektroniky a elektronických komponentov. Nižšie je uvedený základný zoznam najbežnejších príčin zlyhávania elektronických komponentov.

# 1 Nechránené komponenty

Dosky plošných spojov sú pred uvedením do prevádzky vystavené rôznym podmienkam. Medzi ne patrí samotná výroba dosiek, montáž dosiek plošných spojov a ich osádzanie komponentami, preprava a skladovanie. Počas všetkých týchto fáz existuje vždy možnosť určitej miery kontaminácie. Pri výrobe kritických dosiek - napríklad dosiek používaných v niektorých aplikáciách lekárskych prístrojov - môže byť hlavným problémom iónová kontaminácia. Počas prepravy a skladovania nechránené dosky podliehajú oxidácii a inému znečisteniu, ktoré môže nakoniec viesť k predčasnému zlyhaniu dosiek a / alebo ich komponentov.

# 2 Komponenty citlivé na vlhkosť

Jedným z hlavných zdrojov kontaminácie, ktoré ohrozujú elektronické komponenty na doskách s plošnými spojmi, je vlhkosť. Vlhkosť je možné získať pri výrobe komponentov a / alebo dosiek. Ďalej môže dôjsť ku kondenzácii na doske a v baleniach komponentov. To je najbežnejšie, keď sa dosky skladujú v obaloch, ak sú vnútorné teploty chladnejšie ako vonkajšie prostredie. Niektoré komponenty sú náchylnejšie na vlhkosť ako iné, a to by sa malo brať do úvahy aj pri výbere.

# 3 Komponenty citlivé na teplotu

PCB sú dnes inštalované všade. Patria sem extrémne prostredia, kde teplota, tlak a oxidácia môžu mať vplyv na prevádzku a poškodiť tak dosky, alebo komponenty. Napríklad komponenty používané v leteckej elektronike (avionike) musia byť schopné odolávať teplotám v rozmedzí od veľmi nízkych (v mínus 84 °C v termosfére) do veľmi vysokých teplôt (približne 3200 °C počas štartu rakety). Pri výbere týchto komponentov, najmä keď je implementované riešenie COTS (Commercial-Off-The-Shelf), je hlavným problémom práve ich tepelná citlivosť.

# 4 Komponenty zraniteľné pri výpadkoch energie

Nadmerné teplo na doskách s plošnými spojmi môže spôsobiť niekoľko problémov končiacich zlyhaním. Patria sem únava konštrukcie a prúdové špičky v napájaní. Posledne uvedené môže byť tiež spôsobené prepätím napájacieho zdroja, alebo v prípade vysokonapäťových PCB používaných v priemyselných aplikáciách aj výskytu vysokonapäťového výboja - elektrického oblúka. Bez ohľadu na zdroj môžu veľké prúdy spôsobiť poruchy na doskách plošných spojov a spoľahlivo zničiť zraniteľné a nechránené komponenty.

# 5 Komponenty citlivé na ESD

ESD – elektrostatický výboj má často na svedomí zlyhanie, poškodenie alebo narušenie funkčnosti elektronických prístrojov, alebo komponentov. Je nenápadný a neviditeľný. V súvislosti s ESD tak môžu byť neopraviteľne poškodené rôzne komponenty, alebo aj celé dosky plošných spojov. ESD (electrostatic discharge) vzniká postupným vytvorením elektrostatického napätia medzi predmetom a jeho okolím. V zápätí príde k spontánnemu výboju v podobe impulzu elektrického napätia, následne preskočí elektrický výboj, ktorý má na svedomí poškodenie komponentu. Ak je výboj napríklad v mieste integrovaného obvodu, tento môže byť poškodený alebo zničený.

# 6 Komponenty citlivé na žiarenie

Pre väčšinu vývoja sú obavy s citlivosťou na žiarenie obmedzené na minimalizáciu EMI alebo na pokus o dosiahnutie vyváženej elektromagnetickej kompatibility s jeho prostredím. To nie je zanedbateľné, pretože nadmerný šum môže degradovať integritu signálu na mieste, kde spoľahlivý prenos TX / RX už nie je možný. V prípade dosiek nasadených napríklad na palube vesmírnych vozidiel, kde zlyhanie nie je prípustné, môžu účinky žiarenia na elektronické zariadenia spôsobiť značné škody a tým pádom aj ohrozenie ľudskej posádky.

# 7 Komponenty citlivé na mechanické namáhanie

Konštrukcie ktoré sú nasadené v kozmických systémoch, priemyselných strojoch a automobiloch, čelia značným mechanickým výzvam. Patria sem najmä otrasy a vibrácie. Tie sú častokrát príčinou prasknutia, zlomenia dosky plošných spojov, alebo vznikov miro prasklín medených dráh na doskách plošných spojov.

# 8 Komponenty na konci životnosti

Elektronické komponenty, rovnako ako všetky vyrobené systémy, majú svoju obmedzenú životnosť. Pokračovanie v používaní komponentov po tomto bode významne zvyšuje pravdepodobnosť poruchy v dôsledku ich mechanickej, alebo elektrickej únavy. Existuje určitý životný cyklus komponentu, počas ktorého dostupnosť komponentu prechádza rôznymi fázami dostupnosti. Konečným štádiom tohto cyklu je jeho zastarávanie, pri ktorom sa komponent už nevyrába a vyradzuje sa z obehu. Komponenty získané počas tohto štádia ukončenia životnosti sú zvyčajne zastarané a nemusia spĺňať novšie výkonnostné požiadavky, čo tiež spôsobuje ich predčasné zlyhanie. Rovnako sa neodporúča takéto komponenty nasadzovať do nových konštrukcií a to z dôvodu výpadkov pri ich dodávkach, či nemožnosti ich objednania pre následné servisné práce.

# 9 Falošné komponenty

Aj keď sú prijaté určité platné normy a predpisy, ktoré sa osobitne zameriavajú na falšované komponenty, verte, že si stále nájdu cestu práve aj na vašu dosku plošných spojov. Za prioritu by ste preto mali označiť vyhýbanie sa falšovaným komponentom a neovereným predajcom, pretože je pravdepodobnejšie, že dodané komponenty budú vyrobené z menej kvalitných materiálov a že nebudú spĺňať stanovené výkonnostné kritériá, na ktorých je založený váš dizajn. Preto môže byť pravdepodobnosť poruchy pri takýchto komponentoch značne vysoká.

Ako je teda možné zabrániť poruchám elektronických komponentov?

Ako je vysvetlené vyššie, poruchy komponentov sú možné a v niektorých prípadoch dokonca pravdepodobné. Zaviazaním sa k zvykom, ktoré sa zameriavajú na zmierňovanie potenciálnych príčin zlyhania elektronických komponentov, môžete zvýšiť pravdepodobnosť, že vaše dosky plošných spojov a vaše komponenty budú počas svojej životnosti fungovať tak, ako majú.

Návyky na predchádzanie poruchám elektronických komponentov :

• Dodržujte správne pokyny od výrobcu pre manipuláciu a skladovanie. Vždy sa informujte o najlepších pokynoch pre uskladnenie, ktoré je potreba dodržiavať.
• Komponenty, s ktorými sa nejakým spôsobom manipuluje (skladuje, presúva z jedného pracoviska na druhé, atď.) musia byť zabalené vždy v antistatickom obale.
• Pochopte a použite správne techniky rozptylu a rozvodu tepla na doskách plošných spojov. Využívajte dostupné informácie o rozptyle tepla verzus rozložení tepla v zapojení.
• Zaistite dostatočnú ochranu svojho pracoviska voči ESD, nakoľko toto jena z hlavných príčin poškodení konponetov.
• Používajte ochranné obvody pri ochrane obvodov pred vysokými prúdmi, či prepätiami.
• Zaistite štrukturálnu integritu konštrukcie dosiek plošných spojov.
• Zaistite, aby bol proces obstarávania komponentov za každých okolností bezpečný. Nakupujte komponenty vždy od autorizovaných distribútorov.