Gründe für das Versagen von bestückten Leiterplatten
Eine bestückte Leiterplatte stellt eine hochkomplexe elektronische Baugruppe dar. Aufgrund ihrer Komplexität und der fehlenden Redundanz führt bereits ein Fehler an einer einzelnen Komponente zum Totalausfall des Systems. Als Gründe für das Versagen einer bestückten Leiterplatte können unzulässige mechanische, thermische oder elektrische Einflüsse, in der Produktion verursachte Schwachstellen sowie eine natürliche Alterung der Bauteile unterschieden werden. Nicht selten werden Bauteile auch schon in der Entwicklung unterdimensioniert.
Aufgrund des ursächlichen Fehlers werden unmittelbar oder kurze Zeit später oftmals weitere Bauteile im System beschädigt, da es zu Kennlinienverschiebungen, Spannungsspitzen und lokalen Überlastungen im übrigen Schaltkreis kommen kann. Bauteile schon in der Entwicklung unterdimensioniert.
Besonders tückisch sind Fehler, die sich nur sporadisch und scheinbar ohne erkennbaren Grund zeigen. Das Auffinden dieser Fehler in einer herkömmlichen Reparatur wird dadurch sehr schwer oder sogar unmöglich.
Riss in SMD-Kondensator;
Quelle: TechnoLab GmbH" und Link „www.technolab.de“
Selten ist ein fehlerhaftes Bauteil bereits visuell durch eine offensichtliche Beschädigung erkennbar, wie beispielsweise durch Aufplatzungen oder Verbrennungen. Viel häufiger sind dagegen mikroskopisch kleine Zerstörungen im Inneren der Bauteile. Diese können durch mechanische oder elektrische Überbeanspruchungen der Leiterplatte im Betrieb entstehen. Mechanische Schwachstellen werden hierbei häufig auch schon im Produktionsprozess der Leiterplatte erzeugt, wenn durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Fügepartner beim Lötprozess zu große mechanische Spannungen eingebracht werden. Die elektrischen Eigenschaften von Bauteilen verändern sich außerdem aufgrund eines natürlichen Alterungsprozesses. So verlieren beispielsweise Elektrolyt-Kondensatoren mit der Zeit ihre elektrische Kapazität und in Bauteilen mit hohem Stromfluss entsteht „elektrischer Abrieb“.
Abgerissene Durchkontaktierung;
Quelle: TechnoLab GmbH" und Link „www.technolab.de“
Defekte an der Leiterplatte selbst treten meist durch thermische oder mechanische Spannungen im Betrieb auf. Hierbei können mikroskopisch kleine Risse in Leiterbahnen, Lötaugen oder Durchkontaktierungen auftreten. Diese Defekte sind meist besonders schwer aufzuspüren, da sie auch zu einem sporadischen Funktionieren oder Nicht-Funktionieren („Wackelkontakt“) der Leiterplatte ohne erkennbaren Grund führen können.
Viele elektrische Leiterplatte basieren mittlerweile auf Mikroprozessor- oder Mikrocontrollersystemen und besitzen daher eine Steuerungssoftware. Diese ist im Prozessor bzw. Controller selbst oder aber in zusätzlichen Speicherbausteinen abgelegt. Die frühen Generationen von wiederbeschreibbaren Speicherbausteinen wie EPROMs oder Flash-EPROMs basieren auf der MOSFET-Speicherzellentechnologie, für die eine typische Datenlebensdauer von 10 bis 20 Jahren angegeben wird. Bei älteren Speicherbausteinen kann es daher durchaus passieren, dass einzelne Speicherbits ihren Zustand verändern und somit den gesamten Programmcode in seinem korrekten Ablauf stören.