Was sind die Gründe für den Ausfall elektronischer Komponenten?

Elektronische Bauteile können aus verschiedenen Gründen ausfallen. Diese lassen sich grob in Konstruktionsfehler, Fertigungsfehler, Umwelteinflüsse und Anwendungsfehler einteilen:

 1. Konstruktionsbedingte Ausfälle

• Unzureichende Spannungs-/Stromauslegung: Überschreiten der Maximalwerte führt zum Durchbruch.

• Fehlende Sicherheitsreserven (Derating): Keine ausreichende Reserve für Spannung, Leistung oder Temperatur.

• Unzureichendes Wärmemanagement: Überhitzung durch mangelnde Wärmeableitung.

• Fehlender Schutz: Keine ESD-, Überspannungs- oder Verpolungsschutzmaßnahmen.

 2. Fertigungsfehler

• Lötfehler: Kalte Lötstellen, Lötbrücken oder gebrochene Verbindungen.

• Verunreinigungen: Rückstände (z. B. Flussmittel), Feuchtigkeit oder Partikel auf der Leiterplatte.

• Defekte Bauteile: Interne Fehler wie fehlerhafte Die-Befestigung oder Bondingprobleme.

• Gehäusefehler: Risse im IC-Gehäuse oder undichte Kondensatoren.

 3. Umwelteinflüsse

• Elektrostatische Entladung (ESD): Empfindliche Bauteile können durch statische Aufladung zerstört werden.

• Übertemperatur: Hohe Umgebungstemperatur oder Eigenerwärmung über Grenzwerten.

• Feuchtigkeit und Korrosion: Feuchtigkeit kann zu Korrosion, Kristallwachstum oder Kurzschlüssen führen.

• Vibrationen und Stöße: Mechanische Belastung kann zu Rissen oder Leitungsbrüchen führen.

• Strahlung (z. B. Raumfahrt, Kerntechnik): Zerstörung oder Verschlechterung von Halbleitern.

 4. Elektrische Überbeanspruchung (EOS)

• Spannungsspitzen: Durch Schaltvorgänge, Induktivitäten oder Blitzeinschläge.

• Verpolung oder falscher Anschluss: Besonders kritisch bei polarisierten Bauteilen.

• Einschaltstrom (Inrush Current): Plötzlicher Stromstoß kann Bauteile beschädigen.

• Latch-Up: Parasitärer Effekt bei CMOS-Schaltungen, der zum Kurzschluss führen kann.

 5. Anwendungs- und Bedienfehler

• Falsche Bauteilwahl: Falscher Typ oder unpassende Spezifikationen.

• Verdrahtungsfehler: Fehler bei der Leiterplattenentwicklung oder beim manuellen Aufbau.

• Schlechte Wartung oder Alterung: Staub, Oxidation, mechanischer Verschleiß.

• Unsachgemäße Handhabung: ESD-Schäden, Verbiegen, mechanische Belastung.

 6. Alterung und Verschleiß

• Elektromigration: Materialwanderung durch hohe Stromdichte über lange Zeit.

• Thermische Zyklen: Wechsel zwischen heiß/kalt führt zu Ermüdung von Lötstellen.

• Kondensatoralterung: Vor allem Elektrolytkondensatoren trocknen aus und verlieren Kapazität.

• Flash-Speicherabnutzung: Begrenzte Anzahl an Schreib-/Löschzyklen.

Zusammenfassung: