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Forum: Platinen Platinen langlebig herstellen


Autor: Tron (Gast)
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Hallo zusammen,
das hier ist eher Theoretischer Natur, ich habe mir mal gedanken 
gemacht, was denn eigentlich die Lebensdauer von Schaltungen begrenzt. 
Als erstes fallen mir da Elektrolyt Kondensatoren ein, die gerne mal 
austrocknen und auch grundsätzlich eine begrenzte Lebensdauer haben. 
Also ist es wohl logisch solche kondensatoren nicht zu verbauen, wenn 
man eine lange lebensdauer haben will.
Was gibt es noch zu beachten ?
Welche Bautele haben eine begrenzte Haltbarkeit ?

Autor: Wegstaben Verbuchsler (wegstabenverbuchsler)
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> Welche Bautele haben eine begrenzte Haltbarkeit ?

sicherlich diejenigen, welche man grenznah zur Spezifikation betreibt 
(z.B. Leistung), oder welche schaltungsbedingt (schlechte Konstruktion, 
z.B. Überspannungs-Peaks, schlecht gewählte Arbeitspunkte) in eine 
Grenz-Situation hinein gelangen können.

Darüber hinaus sind mechanische Komponenten nicht unendlich lebensfähing 
(mechanische Belastung, Kontaktoxydation)

Dann gibt es noch Bauteile, welche (durch was auch immer) "driften" 
können in ihrem elektrischen / elektronischen Verhalten

Mir fällt dann auch noch sowas ein wie "begrenzte Anzahl von 
Zugriffszyklen" wie z.B. bei Flash-Speichern

Autor: G. (Gast)
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> was denn eigentlich die Lebensdauer von Schaltungen begrenzt.

ROHS!

Seit bleifrei gelöstet wird, ist die Platinenlebensdauer von vorn herein 
begrenzt. Die Industrie hat es eingeführt, um mehr verkaufen zu können!

Autor: Tron (Gast)
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>Seit bleifrei gelöstet wird, ist die Platinenlebensdauer von vorn herein
>begrenzt
Wodurch ?

>sicherlich diejenigen, welche man grenznah zur Spezifikation betreibt
Ein vernünftiges Betreiben der Bauteile setz ich einfach mal voraus.

>Mir fällt dann auch noch sowas ein wie "begrenzte Anzahl von
>Zugriffszyklen" wie z.B. bei Flash-Speichern
Genau solche Antworten suche ich.

kennt jemand noch andere "kurzlebige" Bauteile ?

Autor: Klaus Wachtler (mfgkw)
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Elkos (je nach Qualität und Auslegung)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Tron (Gast)

>>Seit bleifrei gelöstet wird, ist die Platinenlebensdauer von vorn herein
>>begrenzt
>Wodurch ?

Jaja, angeblich duch Tin whiskers, hauchdünne Zinnfäden, die bei 
Reinzinnlot wachsen können. Aber mit Reinzinn lötet praktisch keiner.

>>sicherlich diejenigen, welche man grenznah zur Spezifikation betreibt
>Ein vernünftiges Betreiben der Bauteile setz ich einfach mal voraus.

Definiere vernünftig. Ein Leisztungshalbleiter kann durchaus bei 150°C 
Sperrschichttemperatur jahrelang laufen. Bei 100°C läuft er aber 
deutlich länger und sicherer.

>>Mir fällt dann auch noch sowas ein wie "begrenzte Anzahl von
>>Zugriffszyklen" wie z.B. bei Flash-Speichern

Schreibzyklen. Lesen kann man den ohne Abnutzung endlos.

>kennt jemand noch andere "kurzlebige" Bauteile ?

Glühlampen ;-)

MFG
Falk

Autor: Tron (Gast)
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Wie sieht es denn mit ICs im allgemeinen aus ?
Wenn sie IMMER in ihrer Spezifikation betrieben werden, halten die dann 
EWIG ?

Autor: Floh (Gast)
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Tron schrieb:
> Wie sieht es denn mit ICs im allgemeinen aus ?

Schau mal nach Badewannenkurve :-)

Autor: Herbert (Gast)
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Das meiste was die Funktion im elektrischen Bereich außer Kraft setzen 
kann ist erneuerbar...vorausgesetzt die Platine verträgt das aus und 
einlöten.Wer sich mal die Innereien von vierzig fünzig Jahre altem 
Equipment anschaut der weiß was ich meine.Nach so einem Eingriff ist das 
Gerät halt nicht mehr im Originalzustand was eigentlich nur Sammler 
stören dürfte.
Moderne Sachen sind gewollt schon so konstruiert,das sich ein Eigriff 
gar nicht mehr lohnt.Haardünne Leiterbahnen winzige Pads ....das kann 
ins Auge gehen.Alles Wegwerftechnik! Aber da ändert sich der Stand der 
Technick dermassen vehement dass man sich besser gleich neues kauft.
Mein alter Röhrensuper aus den 50ger Jahren geht immer noch mit den 
alten Kondensatoren.Eine Verschiebung der Werte verursacht nicht immer 
einen Ausfall.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Tron (Gast)

>Wie sieht es denn mit ICs im allgemeinen aus ?

Kann man allgemein nichts zu sagen ;-)

>Wenn sie IMMER in ihrer Spezifikation betrieben werden, halten die dann
>EWIG ?

Naja, ich sag mal Digital-ICs haben keinen nenneswerten Verschleiß. Aber 
auch dort gibt es Langezeiteffekte mit Materialwanderung etc. Aber 50 
Jahre sollten die mitmachen. Im Analogbereich wird es schon schwieriger, 
dort driften Parameter, wenn gleich immer langsamer. Je nach Reserve der 
Schaltung kann das aber auch mehrere Jahrzehnte dauern, ehe da was 
soweit verschlechtert bzw. weggeleaufen ist, dass nix mehr geht.

Ach ja, Optokoppler sind bekannte Verschleißteile! Pi mal Daumen haben 
die bei Nennstrom haben die nach 10 Jahren nur noch  die halbe 
Helligkeit und sind damit per Definition am Ende ihrer Lebensdauer. 
Betreibt man sie bewusst mit 50% und weniger, halten sie deutlich 
länger, Faktor 3++. Irgendwo hab ich mal gelesen, dass eine LED bei 40% 
Nennstrom eine Lebensdauer von über 100 Jahren hat. Gilt sicher NICHT 
für heutige hochgezücjtete Power-LEDs, das war eher auf die einfachen 
20mA LEDs gemünzt.

MFG
Falk

Autor: raketenfred (Gast)
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Quarze können aufgrundmechanischer belastung ausfallen

Autor: Tron (Gast)
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>> Wie sieht es denn mit ICs im allgemeinen aus ?
>Schau mal nach Badewannenkurve :-)
Ein bischen sehr allgemein :-(
Was begrenzt deiner meinung nach die Lebensdauer ?

Autor: A. R. (redegle)
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Autor: Mine Fields (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> Definiere vernünftig. Ein Leisztungshalbleiter kann durchaus bei 150°C
> Sperrschichttemperatur jahrelang laufen. Bei 100°C läuft er aber
> deutlich länger und sicherer.

Schlimmer für Leistungshalbleiter sind thermische Zyklen. Dabei ist zu 
Bedenken, dass die thermische Zeitkonstante eines Halbleiters deutlich 
unter einer Sekunde liegt.

Entscheidend hierbei ist vor allem die Höhe des Temperaturhubes und 
natürlich auch die absolute Sperrschichttemperatur (wobei diese einen 
geringeren Einfluss hat).

Autor: Michael_ (Gast)
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Du mußt eine statistische Lebensdauer-Berechnung machen. Für alle 
Bauelemente gibt es das von den Herstellern.
Daraus kann man dann die Ausfallwahrscheinlichkeit ( Gaußsche 
Glockenkurve) ableiten.

Autor: Bernd (Gast)
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>Daraus kann man dann die Ausfallwahrscheinlichkeit ( Gaußsche
>Glockenkurve) ableiten.
Hast du mal eine solche Ableitung als beispiel ?

Autor: Bernd Wiebus (berndwiebus) Benutzerseite
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Hallo Falk und Raketenfred


> Ach ja, Optokoppler sind bekannte Verschleißteile! Pi mal Daumen haben
> die bei Nennstrom haben die nach 10 Jahren nur noch  die halbe
> Helligkeit und sind damit per Definition am Ende ihrer Lebensdauer.
> Betreibt man sie bewusst mit 50% und weniger, halten sie deutlich
> länger, Faktor 3++.

Stimmt auf der einen Seite, auf der anderen Seite laufen sie auf der 
Empfängerseite dann auch schneller in den Bereich, wo "es zuwenig ist".
Trozdem ist es unter dem Strich besser.
Und man muss ja dann den Optokoppler erstmal nicht wechseln. Man kann ja 
erst einmal den Strom weiter raufsetzten.....
Der nächste Punkt ist, das die Optokoppler auch nur dunkeln, wenn sie 
benutzt werden.


> Irgendwo hab ich mal gelesen, dass eine LED bei 40%
> Nennstrom eine Lebensdauer von über 100 Jahren hat. Gilt sicher NICHT
> für heutige hochgezücjtete Power-LEDs, das war eher auf die einfachen
> 20mA LEDs gemünzt.

Bei Power LEDs ist das noch extremer. :-) Da spielt ja auch die Hitze 
eine wesentlich größere Rolle.
LEDs altern aber nicht nur aus sich selbst heraus. Auch die UV Strahlung 
von aussen zerstört die Leuchtstoffe und macht den Kunststoff trüb.
Ich habe vor zig Jahren mal zwei LED Taschenlampen gekauft. Die eine lag 
immer im Auto und war der Sonne ausgesetzt, die andere lag meistens in 
einem dunklen Schrank. Beim direkten Vergleich war die aus dem Auto 
deutlich blaustichiger geworden, und sowohl LEDs als auch die 
Schutzplatte davor waren etwas trüber als bei der aus dem Schrank. 
Ursprünglich waren sie gleich. Vermutlich wurde die Taschenlampe im 
Schrank sogar häufiger verwendet.

Hallo Raketenfred.

> Quarze können aufgrundmechanischer belastung ausfallen

...jaja, Raketen haben ne gute Beschleunigung. Aber immer noch weniger 
als der Abschuss aus einer Kanone. ;-)

Quarze altern auch rein mechanisch durch das Hin- und Herschwingen bei 
Betrieb. Und das  betrifft nicht nur die Frequenz, sondern auch die 
Güte.
Temperaturwechsel lassen sie auch altern, aber die Temperaturdrift 
dadurch wird immer kleiner. Darum werden Quarze ja auch vorgealtert.
Quarzen setzt auch eine Undichtigkeit des Gehäuses (die wiederum aus 
Temperaturschwankungen und mechanischer Belastung resultieren kann), 
sehr zu. Feuchtigkeit gelangt hinein, und bevor irgendetwas korrodiert, 
eiert die Frequenz des Quarzes weg, wenn sich minimal Kondensat auf dem 
Kristall ablagert.
Gut zu sehen, wenn abgekühlte Quarze warm werden....der Quarz wird von 
aussen nach innen warm, d.h. der Kristall ist jetzt die kälteste Stelle. 
Alle Feuchtigkeit kondensiert dort, belastet den Quarz durch die Masse 
und lässt ihn langsamer Schwingen (Feder-Masse System). Ist er dann 
gleichmäßig durchgewärmt, verschwindet der Belag wieder, und der Quarz 
wird wieder schneller.


Hat hier schon jemand Batterien und Akkus genannt? Die altern doch am 
allerschnelsten. ;-)

Keramische Kondensatoren verlieren an Kapazität, aber die 
Temperaturdrift an sich wird auch geringer. Hängt aber stark an der Art 
des Dielektrikums.
Bei SMD Versionen bricht gelegentlich der Körper oder die Anschlußkappe.
Gilt auch für andere SMD Bauteile, aber bei weitem nicht so stark.

Sehr hochomige Widerstände haben sehr dünne Leiter. Die neigen auch zum 
Brechen unter Temperaturspannungen.

Umgekehrt kann auch das Platinenmaterial selber leitfähig werden und die 
Widerstände kurzschliessen. In den 70ern - 80ern wurden CMOS Logiken 
gelegentlich ohne Pullups oder Pulldowns aufgebaut. Mittlerweile ist das 
bei einigen Geräten ein Problem geworden, weil es jetzt ohmsches 
Übersprechen zwischen den Leitungen gibt.
Epoxyd kann so 1-1,5% Wasser aufnehmen.

Varistoren ändern ihr Schaltverhalten. Gleiches gilt für 
Schaltfunkenstrecken. Bei Schalfunkenstrecken hängt es auch am 
Elektrodenmaterial, und daran, ob die Gasfüllung Radon enthält.

Und Röhren altern auch.

Bleifreihe Lötferbindungen sind härter als bleihaltige. Mechanische 
Verspannungen der Platine können so weniger gut ausgeglichen werden,
und werden direkt an das Bauteil weitergegeben. Das kann speziell bei 
SMD fatal sein. Siehe oben die keramischen Kondensatoren. Thruhole kann 
etwas mehr in den Anschlussdrähten abfangen.
Bleifreihe Lötfervindungen reissen aber wegen ihrer Sprödigkeit selber 
häufiger.

Stecker verschleissen nicht nur an den Kontakten, auch Verriegelungen 
können verschleissen. Desweiteren reissen SMD montierte Stecker leichter 
ab. Die Befestigung ist doch nicht so gut wie bei thruhole.
Bei ICs und Hühnerfutter ausser unter Extrembedingungen (z.B. die oben 
genannte Kanone oder Vibrationen in Fahrzeugen) kein Thema, aber an 
einem Stecker wird halt schon mal herumgezerrt.

Bei Sicherungen kann auch der Faden durch Vibrationen brechen. Zum 
Beispiel
bei den Glasröhrchen 5x20 oder 6x30 OHNE Sandfüllung (die dämpft und 
Stütz, obwohl sie nur lichtbögen löschen soll). Gilt besonders für 
kleine Werte mit dünnem Faden.

Mit freundlichem Gruß: Bernd wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de

Autor: Michael_ (Gast)
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Es ist urig lange her, als ich das gelernt habe. Ich brauche es auch 
nicht mehr.
Aber im Anhang ist ein Heft, wo solche Beispiele beschrieben sind. Für 
Studenten Elektro ist das Grundwissen.

Autor: Lukas K. (carrotindustries)
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Falk Brunner schrieb:
>>kennt jemand noch andere "kurzlebige" Bauteile ?
>
> Glühlampen ;-)
Muss nicht sein. Die Das Glühobst in Wienbrückenoszillatoren (z.B. 
HP200AB) hält nahezu ewig, da es deutlich unter Nennstrom betrieben wird 
und nichtmal ansatzweise glimmt.
Quelle: http://bama.edebris.com/download/hp/200ab/hp200ab.djvu Seite 11
This lamp operates well below its Rating and should have an infinite life.
 Das doch mal 'ne Aussage :)

Autor: Reinhard Kern (Gast)
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Hallo,

grundsätzlich gilt: Bauteile verwenden, für die Erfahrungen vorliegen, 
also nicht neueste Technologien, und Maximalbelastungen nicht ausreizen.

Ich habe auch mal als Anfänger den Fehler gemacht, einen 
Brückengleichrichter mit seinem Nennstrom zu belasten. Das Ergebnis war 
zwar keine Katastrophe, insofern war das Datenblatt auch nicht falsch, 
aber von Hunderten von Geräten kam immer mal wieder eins mit 
durchgebranntem Gleichrichter zur Reparatur. Nachdem ich für 1 A einen 3 
A Type einsetzte, gab es keine Ausfälle mehr.

Die NASA weiss auch wie: die Elektronik der Pioneersonden war schon beim 
Start nicht modern, dafür haben die Sonden bis zum Verlassen des 
Sonnensystems funktioniert und mussten aufgegeben werden, weil kein 
Treibstoff mehr da war, die Elektronik könnte noch lange weiter 
funktionieren. Vielleicht nimmt sie in der Nähe des nächsten Fixsterns 
jemand wieder in Betrieb.

Die heutige Elektronik ist eigentlich zu schnelllebig für das was du 
möchtest, ein Handy wird so oder so nach einem Jahr ausgetauscht. Bei 
medizinischen Geräten von mir hat es einige Jahre gedauert, bis 
Schwachstellen ausgemerzt waren, dann haben sie eine MTBF von rund 
Tausend Jahren erreicht. Sie wurden aber auch rund 20 Jahre gefertigt. 
Heute werden deine Geräte wahrscheinlich weggeschmissen, bevor ein 
eingebauter Fehler überhaupt zum Tragen kommt, also mach dir nicht 
allzuviele Gedanken.

Gruss Reinhard

Autor: Leo ... (-headtrick-)
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