دلایل خرابی برد الکترونیکی

دلایل خرابی بردهای الکترونیکی به عوامل مختلفی از جمله طول زمان کارکرد قطعات، استفاده نادرست، نگهداری ناصحیح، ضربه، نوسانات برق، حرارت بالا، رطوبت و خطاهای تولیدی میتواند بستگی داشته باشد. همچنین، اجزای الکترونیکی روی بردها مانند ترانزیستورها، خازن ها و IGBT ها و دیودها نیز ممکن است معیوب شده و باعث کارکرد ناصحیح بردها شوند.

 

 علت خرابی برد الکترونیکی 

بطور کلی خرابی بردهای الکترونیکی یک امر طبیعی و گریز ناپذیر می باشد که در این مقاله قصد داریم به توضیح این موارد بپردازیم. برای عیب یابی بردهای الکترونیکی نیاز به تجهیزات مناسب از قبیل مولتی متر، اوسیلوسکوپ و …  می باشد. شناخت قطعات الکترونیکی از لحاظ ظاهری (دیپ و اس ام دی) و همچنین نوع عملکرد آنها در مدارات الکترونیکی از فاکتورهای مهم تشخیص عیب بردهای الکترونیکی می باشد.

• استهلاک قطعات (طول کارکرد دستگاه)
• قلع مردگی
• خرابی خازن
• تغییر ظرفیت خازن ها
• خشک شدن خمیر سیلیکونی رابط حرارتی بین هیتسینگ و قطعه 
• به هم خوردن عایق برد الکترونیکی به علت حرارت
•  طول مدت زمان کارکرد
• حوادث پیش بینی نشده مانند رعد و برق
• ایجاد نوسانات برقی
• خیس شدن دستگاه و نشت مایعات به داخل آن
• دستکاری دستگاه توسط افراد غیر حرفه ای و متخصص
• جرقه زدن برد الکترونیکی

قلع مردگی برد الکترونیکی چیست؟

قلع مردگی برد الکترونیکی علت اصلی خراب شدن برد الکترونیکی می باشد. در واقع قلع مردگی به معنای ترک خوردن اتصالات بین قطعات الکترونیکی روی برد است. این ممکن است از عواملی مانند حرارت زیاد، فشار زیاد، ارتعاشات قوی و یا عملکرد نادرست قطعات الکترونیکی روی برد رخ دهد. قلع مردگی باعث قطع ارتباط یا ایجاد ارتباط ناصحیح قطعات الکترونیکی (قطع و وصل شدن سریع) می شود. اتصالات سریع با گذشت زمان موحب از بین رفتن PCB و قطعه ها شده و در نتیجه سوختن قطعات عملکرد دستگاه الکترونیکی را تحت تأثیر قرار می‌ گیرد. 

روش های جلوگیری از قلع مردگی برد های الکترونیکی؟

– استفاده از خنک‌ کننده: استفاده از خنک‌ کننده برای کاهش حرارت تولید شده توسط قطعات الکترونیکی می‌ تواند از قلع مردگی جلوگیری کند.
– استفاده از قطعات با کیفیت: استفاده از قطعات الکترونیکی با کیفیت و اصلی می‌ تواند از قلع مردگی جلوگیری کند.
– عدم استفاده از قدرت زیاد: استفاده معقول و متعادل از قدرت در دستگاه الکترونیکی می‌ تواند از قلع مردگی جلوگیری کند.
– عدم حمل و نقل نامناسب: حمل و نقل دستگاه الکترونیکی به درستی و با استفاده از بسته‌ بندی مناسب انجام شود تا از قلع مردگی جلوگیری شود.

در صورت قلع مردگی بردهای الکترونیکی، بهتر است به یک تکنسین تعمیرات الکترونیک مراجعه کرده و تعمیرات لازم را انجام دهید.

 

 

بهم ریختگیِ هم زمانی و یا سنکرون قطعات الکترونیکی روی برد 

بین المان های روی برد اسکن، سنکرون و تایمینگ با سرعت زیادی برقرار است. اگر به هر دلیلی یک قطعه نیمه معیوب شده و از کنترل خارج گردد و در موقعیت نامناسب روشن یا خاموش شود به دلیل عدم تطبیق با سایر المان ها جریان شدید روی آنها اعمال می شود و با صدای زیادی جرقه زده و دستگاه خاموش می شود. 

ساختار IGBT:

ساختار آی جي بي تي بعنوان سوييچ اینگونه است که با دادن هر پالس به پایه گیت در ورودی، دو پایه کولکتور و امیتر را به همدیگر متصل می نماید. به عبارتی دو ناحیه را در برد به هم مرتبط می سازد. که این کار در مدت زمان بسیار کمی نزدیک به صدم ثانیه انجام می پذیرد. اگر به هر دلیلی پهنای پالس وارد شده به گیت کم یا زیاد شود عمل سنکرون و یا تایمینگ بصورت صحیح صورت نخواهد گرفت. تاخر و یا تقدم برقراری جریان باعث سوختن IHGBT هاي متصل به برد مي شود. بدین معنا که اگر پالس وارد شده به پایه گیت که در تصویر با G نمایش داده شده دارای پهنای باند کمتر یا بیشتر باشد باعث اختلال در عمل سوییچینگ شده و در نتیجه تغییر جریان ناگهانی از سمت کولکتور (در تصویر با C نمایش داده شده) به امیتر (در تصویر با E نمایش داده شده) شده و باعث سوختن قطعات روی برد می شود.

 

از عوامل ایجاد عدم هماهنگی و سنکرون شدن IGBT يا ترانزیستور

1. قطع ارتباط بین برد با بدنه دستگاه که از طریق پیچ های نگهدارنده بر ایجاد می شود 
2. خرابی فلت کابل ارتباطی بین برد اسکن و مین برد دستگاه
3. آسیب دیدگی های جزیی آی سی های بافر روی برد به دلیل بالا رفتن ساعت کار قطعه 

 

 

خرابی برد الكترونيكي ناشی از استهلاک قطعات (طول کارکرد دستگاه)

هر قطعه الکترونیکی ساعت کارکرد محدودی دارد و مهمترین عامل خرابی قطعات الکترونیکی گرمای ناشی از کارکرد قطعات می باشد. گرما باعث قطع لایه های ارتباطی در برد می شود. از جمله نشانه های خرابی برد الکترونیکی بر اثر گرما می  توان به تغییر رنگ pcb اشاره کرد.

 

 

 

بهترين راهکار جلوگیری از گرمایش بیش از حد قطعات روي برد الكترونيکی

رایج ترین راهکار برای جلوگیری از گرمایش بیش از حد قطعات الکترونیکی استفاده از هیتسینگ روی برد و یا فن در قسمت هایی که دفع جریان حرارتی بالایی دارد . با نصب فن حرارت ناشی از قطعات الکترونیکی حدالامکان کاهش می یابد.

 

 

جهت دفع حرارت ناشی از کارکرد المان ها قطعه ای بنام هیتسینگ به آنها اضافه می شود که با افزایش سطح تماس آنها با هوای مجاور دفع حرارت آنها آسان تر انجام شود . 

جهت بالا بردن سطح کیفی این موضوع بیبن قطعه الکترونیکی و هیتسینگ از خمیری که بیس سیلیکنی دارد استفاده می شود .

 

از آنجا که شرایط کارکرد هر قطعه از قبیل ولتاژ کاری جریان مجاز و یا دمای کارکرد آن در دامنه محدودی قرار دارد با خارج شدن شرایط از این دامنه قطعه آسیب دیده و موجب آسیب دیدگی دیگر قطعات برد از قبیل مدارهای راه انداز و یا مدارهایی که خروجی این قطعه به آنها مرتبط می شود می گردد.

بطور کلی المان های روی بردها دمای حرارتی تعریف شده ای دارند و خارج از شرایط تعریف شده به  قطعات آسیب می رسد. تمامی فاکتورهای ولتاژکاری، جریان مجاز و دمای کارکرد، در دیتا شیت قطعات ذکر شده است. 

 

علت استفاده از خمير سیلیکونی بين هیتسینگ و المان ها براي انتقال گرما

اتصال بین هیتسینگ و المانها به هم، از نظر ارتباطی یک ارتباط کامل نیست. هیتسینگ از جنس آلومینیوم و جنس بدنه قطعات از پلاستیک مخصوصی بنام باکالیت هستند. باکالیت ها در سطح میکروسکوپی متخلخل اند و با چشم غیر مسلح، سطح شان صاف بنظر رسیده و ناهمواری های میکروسکوپی آن دیده نمی شوند.

سطح آلومینیومی هیتسینگ با بدنه باکالیتی المانها از قبیل IGBT ها، ماوسفت ها، ترازیستورها و آی سی های برد بافر نمی توانند ارتباط کاملی را برقرار کنند. برای بالا بردن کیفیت هدایت حرارتی بین المان و هیتسینگ، خمیر سیلیکونی بین آن دو قرار می گیرد و تخلخل را پر كرده و تماس کاملی را ایجاد می کند.

البته قابل ذکر است که این خمیر سیلیکونی علی رقم اینکه به مرور زمان کیفیت خود را از دست می دهد به همین جهت در مدارهای گران قیمت از نوعی پد سیلیکونی استفاده می شود که علاوه بر اینکه هادی خوبی برای انتقال حرارت می باشد طول عمر خیلی بالاتری نسبت به خمیر سیلیکونی را داراست.

 

 

از معایب خمیر سیلیکونی می توان به خشک شدن آن اشاره نمود. در اثر طول زمان با انتقال گرمای هیتسینگ این خمیر خشک می شود و رسانایی حرارتی خود را از دست می دهد و از هادی گرما به عایق گرما تبدیل شده و باعث بالا رفتن حرارت المان الکترونیکی و در نتیجه آسیب دیدگی آن می گردد .

 

 

 

آب خوردگی بردهای الکترونیکی

آب خوردگی یکی از عوامل شایع آسیب دیدگی بردهای  الکترونیکی می باشد که باعث سولفاته شدن برد و ایجاد اتصالات نامطلوب بین پایه های IC , IGBT  و نیز از همه مهم تر باعث از بین رفتن خود برد الکترونیکی شود. 

بطور مثال نشت مایع روی برد آدرس تلویزیون های ال ای دی می توان اشاره نمود. برای کسب اطلاعات بیشتر خواندن مقاله خرابی های پنل تلویزیون پیشنهاد می شود. 

خرابی خازن های برد الکترونیکی

خازن از دو صفحه هادی الکتریکی که به موازات هم قرار گرفته اند ساخته شده است. جهت افزایش سطح این صفحات و بالا بردن ظرفیت خازنی آنها با قرار دادن یک لایه عایق (دی الکتریک) بین آنها این سه قسمت را با همدیگر بصورت رول پیچیده و در محفظه ای استوانه ای فلزی از جنس الومینیوم که با یک مایع عایق دی الکتریک پر شده قرار میدهند و دو پایه منفی و مثبت از هریک از صفحات هادی مجموعه به بیرون می کشند که روی بردهای الکترونیکی لحیم می گردد.

به طور کلی دستور کار خازن صاف کردن جریان عبوری از مدار می باشد.

خازن دارای دو مولفه مهم و اساسی است.

1. ولتاژ کاری 
2. ظرفیت 

بالا رفتن حرارت مایع دی الکتریک داخل خازن و تبخیر آن موجب انفجار خازن می گردد که معمولا با صدای شدید و بوی تندی همراه  است .حد مجاز ولتاژ خازن ها معمولا توسط شرکت های سازنده روی آن درج شده است. 

بهم خوردن عایق برد الکترونیکی به علت حرارت

حرارت موجب سوختگی پی سی بی و تبدیل آن به کربن می شود و از آنجایی که خود کربن هادی الکتریکی است این موضوع سبب از بین رفتن برد الکترونیکی می گردد. 

در تصویر زیر تغییر رنگ برد الکترونیکی ناشی از گرما را مشاهده می کنید.

جرقه زدن قطعات برد الکترونیکی 

با آسیب دیدگی المان های نیمه هادی روی بردهای الکترونیکی و بعلت عبور جریان الکتریکی غیر متعارف داخل آنها جریان قطعه به شدت بالا رفته و موجب انفجار قطعات می گردد و این انفجار گاهی همراه با صدا ، دود و نور می باشد. و بعضی افراد این اتفاق را جرقه تلقی می کنند.

خرابی برد الکترونیکی بر اثر نوسان برق 

همانطور که میدانید المان های الکترونیکی یا الکتریکی دارای شرایط کارکرد مخصوص به خود هستند که معمولا توسط شرکت های تولید کننده آنها روی آنها درج می شود و یا به صورت فایل های پی دی اف در اختیار خریداران قرار می گیرد.

یکی از این مولفه ها ولتاژ مجاز کارکرد این قطعات می باشد.

از آنجایی که المان های روی برد الکترونیکی دارای محدوده ولتاژ محدود و مشخصی هستند و نوسان ولتاژ به طور کلی باعث خروج از این دامنه ولتاژ تعریف شده خواهد بود موجبات آسیب دیدگی قطعات روی بردهای الکترونیک و در نتیجه مجموعه برد را فراهم می آورد.