Cynowe wąsy zablokowały pedały gazu w Toyotach

Kilkanaście miesięcy temu media szeroko informowały o problemach niektórych modeli samochodów Toyoty, których użytkownicy obserwowali chwilowe, nagłe i samoczynne przyspieszanie auta. W pojedynczych przypadkach doszło nawet do na szczęście drobnych kolizji. Awarie te były na tyle dziwne, że w wersję wydarzeń przedstawianą przez kierowców mało kto wierzył, szczególnie, że samochody w serwisach nie wykazywały istnienia jakichkolwiek anomalii z działaniem. Mimo to problemy z pedałem gazu mocno uderzyły w markę Toyoty i spowodowały wiele strat finansowych związanych z utratą zaufania klientów.

Dzisiaj o tych wydarzeniach już trochę zapomniano, ale ostatnio na International Tin Whisker Symposium agencja kosmiczna NASA, zajmująca się także badaniem niezawodności elektroniki, poinformowała, że przebadała układ elektronicznego gazu montowany w toyotach Camry w latach 2002-2006.

Badaniom poddano przykładowe sterowniki o jakości zakwestionowanej przez kierowców, takie które były eksploatowane przez dłuższy czas, czyli powyżej 100 tys. km przebiegu. Powodem złej pracy okazały się cynowe wąsy (wiskhersy), których w jednym z układów potencjometru gazu znaleziono aż 17.

Cynowe wąsy, które powodowały zwarcia w czujnikach położenia pedału gazu (APP sensor) instalowanych w samochodach Toyoty

Cynowe włoski o długości dochodzącej do 20 milimetrów powstają na stopach o dużej zawartości cyny i rosnąc mogą powodować szereg przypadkowych zwarć na płytkach drukowanych. Dawniej nie były one problemem, bo już 3-procentowy dodatek ołowiu do stopu lutowniczego powoduje, że ich wzrost zostaje zahamowany, ale od czasu wejścia w życie dyrektywy RoHS, wiskhersy stały się zagrożeniem, bo stopy bezołowiowe bazują prawie na czystej cynie.

Pedał gazu w Toyocie stał się tym samym kolejnym głosem w dyskusji na temat korzyści z istnienia dyrektywy RoHS. Jest to istotne zwłaszcza teraz, gdy na połowę 2014 rok planowanie jest rozciągnięcie zakazu na prawie wszystkie urządzenia elektroniczne, w tym także na urządzenia pomiarowe i sterujące.

Skoro sterowniki i układy pomiarowe związane z pomiarami temperatury, wilgotności, składu gazów, poziomów cieczy, różne sensory i układy alarmowe związane z przemysłem, a także sterowniki PID i czujniki wizyjne będą musiały być montowane w procesach RoHS, to cynowe wąsy mogą stać się realnym zagrożeniem dla życia. Bo w przypadku elektroniki konsumenckiej, pojawiające się po 8-10 latach eksploatacji zwarcia od cynowych wąsów, w zasadzie dotyczyły okresu po zakończeniu użytkowania. Nawet jeśli zwarcia objawiły by się wcześniej, to i tak nikt nad tym specjalnie nie rozpaczał, bo wiadomo, że im trwałość sprzętu konsumenckiego jest mniejsza tym lepiej dla sprzedaży.

Głosy przeciwników RoHS trafiały więc w kompletną pustkę, a brak informacji o awariach, spadku trwałości sprzętu elektronicznego związanego z eliminacją ołowiu spowodował, że przygotowane zostały kolejne zaostrzenia wymagań i nowe przepisy. Niemniej procesy lutowania RoHS coraz częściej są stosowane w aplikacjach powiązanych z bezpieczeństwem ludzi. Niedługo też staną się standardem montażu, od którego nie będzie wyjątku, co może spowodować, że liczba spektakularnych awarii, jak ta z pedałem gazu, może się znacznie zwiększyć.

Porównanie wielkości wąsa cynowego i ludzkiego włosa

Elektronika w medycynie, motoryzacji, przemyśle, miernictwie pracuje nierzadko dłużej jak 10 lat, przez co zagrożenie cynowymi wąsami staje się realne. Niestety nawet obecnie, gdy wymagania związane z eliminacją ołowiu nie są obowiązujące dla sprzętu profesjonalnego, producenci muszą się do nich dostosować, gdyż na rynku nie ma elementów w wersjach ołowiowych. Wielu producentów podzespołów produkuje je tylko w wersji bezołowiowej już dzisiaj nie dając wyboru.

Głosów krytycznych i argumentów przeciwko rozszerzaniu dyrektywy RoHS na całą elektronikę jest coraz więcej, niemniej trudno się oprzeć wrażeniu, że kompletnie nikt ich nie słucha. Zapewne uwagę na ten problem ściągnie dopiero jakaś katastrofa związana ze sterowaniem "by-wire" lub katastrofa w przemyśle. Szkoda tylko, że będzie to już za późno.