Životnost spotřební elektroniky vč. satelitních přijímačů

Tak už je to tady taky. 'Plánovaná' životnost spotřební elektroniky dorazila už i do satelitních přijímačů. Co to znamená?

Technologická životnost bezolovnatého pájení

Nejsem chemik ani fyzik. A jestli jsem špatně pochopil informace, které jsem četl, tak mi prosím napište a já to upřesním, nebo opravím.

Cínová pájka, která se používá v elektronice, není složená jen z cínu. A to ze dvou důvodů. Cín podléhá mechanické a chemické degradaci. Proto se do pájky přidávají příměsi, které mají těmto degradacím bránit. Dříve se jako příměs přidávalo především olovo, ale to již není ze zákona možné nejen u nás, ale i ve světě (tzv. ROHS).

Olovo lze nahradit, ale výrobci musí používat jinou technologii pájení, typicky pájení vlnou. To mimo jiné proto, že teplota tání bezolovnaté pájky je vyšší. Díky tomu ale zase dochází k vyššímu tepelnému namáhání pájených součástek a tím i jejich kratší životnosti.

Mechanické poruchy

Bezolovnatá pájka je křehčí a méně pružná. Vadí ji vibrace a změny teplot. Změny teplot vedou k roztahování (ke smršťování) kovů ve spoji a tak se namáhají. Jak jsou spoje namáhané, dochází ke vzniku trhlin ve struktuře spoje. Čím více trhlin se objevuje, tím vzniká větší elektrický přechodový odpor, který způsobuje vyšší tepelné namáhání spoje a vrstva i trhliny se dále rozšiřují. Jakmile dosáhnou kritické velikosti, dojde k nefunkčnosti spoje, který může vést k nefunkčnosti celého zařízení.

Chemická degradace

Změnou teplot užívaného zařízení nedochází jen k mechanickému namáhání, ale i k chemickým změnám ve spojích, kdy roste vrstva intermetalických sloučenin. Tyto vrstvy zhoršují elektrické vlastnosti, především vodivost a homogenitu, zhoršuje adhezi a celé to vede k postupné nefunkčnosti spoje.

Shrnutí vědeckých prací

Používáním bezolovnaté technologie nutně dochází k degradaci spojů více, než používáním těch olověných. Asi proto dostali některé obory vyjímku ze zákona (např. letecký, lékařský a vojenský průmysl).

Četl jsem, že statistiky ČSÚ udávají maximální životnost 5-7 let (u televizorů). Tuto životnost potvrzují i technici z UPC, kteří mají po celé zemi stovky zesilovačů a tisíce set-top boxů, které musí vyměňovat.

Stlačování výrobní ceny za každou cenu

Většina zákazníků vyhledává zboží s nízkou cenou. Proto výrobci tlačí výrobní náklady na minimum a používají tomu odpovídající součástky.

Levné kondenzátory jsou v set-top boxech a satelitních přijímačích achillovou patou. Vysychají a odcházejí. Nejčastěji v napájecích zdrojích, protože tam bývají nejvíce namáhané. Přitom kvalitní kondenzátory stojí jen 2x tolik, co nekvalitní, ale mají 10-ti násobnou životnost. 

Odhadujeme, že současné zdroje u přijímačů vydrží cca 3 roky, než se budou muset nechat opravit. Dobrou zprávou je, že oprava zdroje stojí cca 500 Kč a tak se vyplatí. Špatnou zprávou je to, že spolu se zdrojem může odejít něco na základní desce, jejíž výměna stojí cca 1500 Kč, tj. 1/2 až 2/3 ceny nového přijímače s novou, dvouletou záruční dobou.

Plánovaná životnost výrobcem, "kurvítka"

Hodně se mluví a píše na téma plánované životnosti. Tedy o tom, že výrobci záměrně vytváří podmníky k tomu, aby jejich výrobek po určité době vypověděl službu. Třeba tím, že umístí kondenzátory do blízkosti nějakého velkého tepelného zdroje.

Nechci nikoho soudit, zda tomu tak je nebo není. Faktem totiž je, že životnost elektroniky klesá. Z méno pohledu za to může několik dalších faktorů:

1. Technologie bezolovnatého pájení.
2. Miniaturizace. Zkrátka vše je menší, chlazení je horší a součástky se přehřívají.
3. Minimalizace cen, která vede k používání součástek nižší kvality.
4. Pohodlí uživatelů, kteří nechávají zapnutou elektroniku i v době, kdy ji nevyužívají (např. satelitní přijímač, set-top box) .
5. Konzumní život, kdy lidé chtějí neustálé vylepšování produktů a jejich funkcí, ačkoliv je třeba ani nevyužijí. To vede k rychlejší výměně morálně zastaralého zboží za nové, kde fyzická životnost není tak důležitá.

Životnost v praxi

Zdá se nám, že Topfield TF6000CR byl prvním hojně prodávaným satelitním přijímačem, u kterého výrobce plánoval životnost zdrojů. To, co se zdálo jako výrobní chyba zdroje u satelitního přijímače Topfiedl TF6000CR, se v dnešním světle ukazuje jako chybou plánovanou. Jen špatně spočítanou, protože zdroj u přijímače nevydržel non-stop provoz potřebných 24 měsíců, takže na jeho nefunkčnost se vztahovala záruční, tedy bezplatná oprava a příjímač putoval na opravu snad ve 100% případů.

Nicméně jak se ukazuje v praxi, Topfield byl možná prvním, ale rozhodně nebyl posledním. Spíše naopak. Výrobní chyby se objevují stále častěji. Za posledních pár let si vybavím i další, jako např. Homecast HS3200 IR, Gosat GS7010, Zircon Jazz, Technisat Sir. Jak je vidět, není to záležitost jednoho výrobce, ale prakticky všech. Nedá se tomu vyhnout. Musíme si zvyknout na to, že reklamovanost ve spotřením zboží roste, satelitní přijímače nevyjímaje.

Zkrátka a dobře, satelitní přijímače, na které jsme byli zvyklí se dívat hromadu let (Humax CRCI-5500, Homecast em150CR), jsou pryč a nově jsou vyráběny podobně jako ostatní spotřební zboží.

Jak prodloužit životnost

1. Pokud možno koupit zařízení s externím zdrojem, který lze levně nahradit a také neohřívá vnitřní prostory zařízení
2. Vybrat si zařízení z vyšší záruční dobou, která signalizuje použití kvalitních součástek
3. Vyvarovat se vysokých a nízkých teplot (pod 13°C), aby nedocházelo k degradaci spojů
4. Vypínat zařízení, pokud ho nepoužívám (namáhání spojů)
5. Umožnit zařízení co nejlepší možnost chlazení (vysychání elektrolytických kondenzátorů)

Shrnutí

Životnost elektroniky je statisticky maximálně 6 let, ale u napájecích zdrojů z naší praxe asi polovina. Zdroje se opravit vyplatí, ale opravovat ostatní závady po určité době je v satelitní technice dost diskutabilní. Z tohoto hlediska je délka záruční doby důležitým parametrem pro výběr satelitního přijímače.

Martin Malý

Literatura:

Ing. Jiří Podzemský: Degradace spojů pajených pájkami bez olova, disertační práce
Michal Kouřil: Technologické aspekty bezolovnatého pájení v mikroelektronice, bakalářská práce
Zdeněk Roubal: Zájmy korporací – bezolovnaté pájení
dTest: Časté otázky - televizory