Leiterplatten (PCBs) sind essenzielle Kernkomponenten eines Servers. Denn sie verbinden elektronische Komponenten, sorgen für eine zuverlässige Signalverarbeitung und ermöglichen eine stabile Datenübertragung. Doch schon kleine Defekte können die Leistung beeinträchtigen oder sogar komplette Systemausfälle verursachen.
Was sind typische Fehlerquellen von Leiterplatten im Server?
Für Admins ist es wichtig, typische Ursachen zu kennen und die Defekte korrekt zu identifizieren. Nur so können geeignete Maßnahmen ergriffen werden. Leiterplattendefekte entstehen aus unterschiedlichen Gründen und wirken sich nicht selten auf mehrere Komponenten gleichzeitig aus. So kann es zum Beispiel zu Defekten durch die Lagerung und Umweltfaktoren kommen. Denn Leiterplatten reagieren empfindlich auf Temperaturen, Verschmutzungen und Luftfeuchtigkeit. Extreme Temperaturen, aber auch häufige Temperaturwechsel können zu Materialspannungen führen. Risse in den Leiterbahnen oder Lötstellen können die Folge sein. Ansonsten begünstigt Feuchtigkeit Korrosion und Kurzschlüsse. Durch Staub und andere Verunreinigungen kann die elektrische Leistung beeinträchtigt werden. Auch mechanische Belastung, durch Stöße beim Transport oder eine unsachgemäße Lagerung, können die Struktur der Platine dauerhaft schädigen. Zudem können Lötfehler auftreten. Sie gehören zu den häufigsten Ursachen für Leiterplattenprobleme: kalte Lötstellen, offene Verbindungen, überschüssiges Lötzinn, verrutschte Bauteile oder die Bildung von Lötkugeln und Lötbrücken. Es kann auch zu elektrostatischer Entladung kommen. Das ist besonders problematisch, da sie oft keine sichtbaren Spuren hinterlässt. Die betroffenen Bauteile können sofort oder verzögert ausfallen, was die Fehlersuche enorm erschwert.
Wie können die Defekte festgestellt werden?
Die Erkennung von Leiterplattendefekten erfolgt in mehreren Stufen: von der einfachen Sichtprüfung bis hin zum Einsatz von speziellen Tools. Bei der Sichtprüfung werden die Bauteile visuell auf korrekte Platzierung, offensichtliche Schäden und Ausrichtung geprüft. Die Sichtprüfung stellt den ersten Schritt der Fehlerdiagnose dar. Lötstellen werden hier auf Risse, kalte Lötungen oder Lötkugelbildung kontrolliert. Überdies werden Leiterbahnen und Pads auf Kurzschlüsse, Ablösungen oder Brüche untersucht. Auch mechanische Schäden wie Kratzer liefern schon wichtige Hinweise. Zum Einsatz kommen außerdem Messungen und elektrische Tests. So können beispielsweise mit Signaltests die elektrischen Werte gemessen und mit Sollwerten verglichen werden. Logikanalysatoren helfen zudem dabei, Signal- und Timingfehler zu finden. Sogenannte Boundary-Scan-Tests ermöglichen es, bei komplexen Leiterplatten gezielt die Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten zu prüfen. Die Betriebssicherheit wird zusätzlich entscheidend von der Qualität der Leiterplattenbestückung beeinflusst. Fehler bei der Platzierung oder Ausrichtung der Bauteile können zu Kontaktproblemen und thermischer Belastung führen. Schon kleinste Abweichungen können sich negativ auswirken. Viele spätere Defekte entstehen bereits während der Bestückung von Leiterplatten oder bei nachträglichen Lötarbeiten. Um Defekte zu finden, werden auch Diagnosetools eingesetzt. Automatisierte optische Inspektoren (AOI) nutzen Kameras und Bildverarbeitung, um Platzierungsfehler oder Lötfehler zu erkennen. Röntgeninspektionen machen verdeckte Defekte sichtbar. In Circuit-Tests (ICT) werden die elektrischen Eigenschaften einzelner Komponenten geprüft. Hierdurch können Kurzschlüsse oder Unterbrechungen aufgedeckt werden. Ergänzend können Wärmebildkameras eingesetzt werden, mit denen sich mögliche Überhitzung, Überlastung oder verdeckte Kurzschlüsse identifizieren lassen.
Wann lohnt sich eine Reparatur?
Ob eine Reparatur sinnvoll ist, hängt hauptsächlich von der Art des Defekts ab. Aber auch die wirtschaftlichen Faktoren spielen eine Rolle. Handelt es sich um kleinere, deutlich lokalisierbare Lötfehler, ist die Reparatur meist mit überschaubarem Aufwand durchzuführen. Bei mehrlagigen Leiterplatten oder wiederkehrenden Fehlern steigt der Reparaturaufwand jedoch deutlich. Admins sollten darüber hinaus zusätzlich die Ausfallzeit des Servers und die damit verbundenen möglichen Auswirkungen auf produktive Systeme berücksichtigen. Es muss also immer im Einzelfall entschieden werden, ob ein Austausch sicherer, schneller und wirtschaftlicher ist als die Reparatur der Leiterplatten.
Was sollten Admins beachten?
Grundsätzlich gilt, dass sowohl die Diagnose als auch die Reparatur von Leiterplatten Risiken birgt. Denn unsachgemäße Arbeiten können zusätzliche Schäden verursachen. Elektrische Entladung stellt auch während der Fehlersuche eine Gefahr dar, weshalb konsequente Schutzmaßnahmen wichtig sind. Überdies kann der erneute Einsatz einer fehlerhaften Leiterplatte zu Datenverlust, Folgeschäden an anderen Serverkomponenten oder Systeminstabilität führen.
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