أسباب أعطال لوحات الدوائر الكهربائية داخل مراكز البيانات

المقال العربي: انسخ من العنوان حتى نهاية هذا القسم

لماذا تتعطل اللوحات الإلكترونية داخل مراكز البيانات؟

تتعطل اللوحات الإلكترونية في مراكز البيانات لأربعة أسباب بيئية: الغبار والرطوبة والحرارة والغازات المسببة للتآكل. وكثيرًا ما يكون الغبار شرارة الأسباب الثلاثة الأخرى، لأنه يحبس الحرارة ويحتفظ بالرطوبة ويحمل الأملاح ومركبات الكبريت التي تؤدي إلى تآكل النحاس والفضة.

وتنص إرشادات ASHRAE للتلوث في مراكز البيانات على القاعدة بوضوح: أبقِ الرطوبة النسبية أقل من 60% لمنع الغبار من التسبب في تآكل الأجهزة.

كيف يتلف الغبار اللوحة الإلكترونية؟

يضر الغبار بطريقتين متعاكستين حسب درجة رطوبته.

عندما يكون الغبار جافًا يعمل كعازل، فيترسب على المكونات والمشتتات الحرارية ويلتصق بها بالشحنة الساكنة ويعمل كبطانية. تعمل القطع أسخن مما توحي به حرارة الغرفة، وتتعطل من السخونة حتى لو كانت قاعة البيانات مبردة جيدًا.

وعندما يمتص الغبار الرطوبة يصبح موصلًا. وتشرح إرشادات ASHRAE TC 9.9 ذلك بمفهوم الرطوبة النسبية للتميّع: وهي الرطوبة التي يمتص عندها الغبار ما يكفي من الماء ليصبح رطبًا. تحت هذه النقطة يبقى الغبار جافًا ولا يسهم في التآكل، وفوقها يرتفع تيار التسرب عبر الغبار بحدة وقد تنتقل الأيونات بين الموصلات.

وتلخص ASHRAE آثار الغبار كما يلي:

• ميكانيكية: إعاقة هواء التبريد، والتداخل مع الأجزاء المتحركة، والاحتكاك، والتداخل البصري.
• كيميائية: تآكل المكونات حيث يترسب الغبار على اللوحات.
• كهربائية: تغيّر المعاوقة والوصل بين الموصلات.

لماذا تهمّ الرطوبة إلى هذا الحد؟

الرطوبة هي التي تحدد هل الغبار المترسب خامل أم نشط. وتذكر ASHRAE أن معدل تآكل النحاس يرتبط ارتباطًا قويًا بالرطوبة النسبية، وتوصي بإبقاء مركز البيانات تحت 60%.

ويضع مصنعو الخوادم حدودًا للغبار نفسه، إذ تشترط وثائق خوادم Lenovo أن تكون الرطوبة النسبية للتميّع في التلوث بالجسيمات أعلى من 60%، حتى يبقى الغبار في الغرفة جافًا في التشغيل العادي.

وفي المواقع الساحلية يخفّض الملح في الهواء هذه العتبة، وتذكر ASHRAE المسطحات الكبيرة من المياه المالحة بوصفها مصدرًا رئيسيًا للغبار العالق في مراكز البيانات.

ما هو التآكل الزاحف؟

التآكل الزاحف (Creep Corrosion) هو تحول بطيء للنحاس على اللوحة الإلكترونية إلى كبريتيد النحاس الذي ينتشر بعد ذلك على سطح اللوحة. وتوضح ASHRAE أن الغازات المحتوية على الكبريت مع الرطوبة تهاجم أي نحاس مكشوف، وقد يصل ناتج التآكل المتنامي في النهاية بين نقاط اللحام المتجاورة ويسبب دوائر قصر.

والفضة تتأثر أيضًا، فأطراف الفضة في المكونات المثبتة على السطح قد تتحول إلى كبريتيد الفضة، فتنقطع الدائرة في مكونات مثل المقاومات.

وتربط ASHRAE ازدياد أعطال التآكل بتغييرين: الانتقال من اللحام المحتوي على الرصاص إلى اللحام الخالي منه، وتشطيبات اللوحات التي اعتُمدت للالتزام بتوجيه RoHS الأوروبي مثل الفضة بالغمر. فاللوحات الأحدث أكثر حساسية من القديمة التي حلت محلها.

وللسيطرة على التآكل تضع Lenovo حدودًا غازية أقل من 200 أنغستروم شهريًا لتفاعلية النحاس والفضة، تُقاس بقسائم التآكل، وتشترط الفئة ISO 14644-1 Class 8 للجسيمات. ومتطلبات المصنعين الآخرين في مقال ماذا يقول مصنعو الخوادم Dell وHPE وLenovo عن البيئات الملوثة.

كيف تتلف دورات الحرارة والبرودة اللوحات؟

كل مكوّن ونقطة لحام يتمدد عند السخونة وينكمش عند البرودة. والدورات المتكررة الناتجة عن تغير الحمل أو أعطال التبريد أو تشغيل الأجهزة وإطفائها تجهد نقاط اللحام حتى تتشقق، وقد تعمل نقطة اللحام المتشققة بشكل متقطع شهورًا قبل أن تتعطل تمامًا.

والغبار يزيد الأمر سوءًا، فاللوحة المغطاة بالغبار تعمل أسخن عند ذروة الحمل، فتكبر كل دورة.

ما الملوثات الأخرى التي تعطل اللوحات؟

• الشعيرات الزنكية من بلاطات الأرضية القديمة، التي قد تسبب قصرًا عندما تسقط على لوحة. راجع الشعيرات الزنكية والصدأ الأبيض.
• الحشرات وبقاياها، التي قد تصل بين نقاط تلامس حية وتترك بقايا مسببة للتآكل. راجع هل توصل الحشرات الكهرباء.
• الغبار الليفي من الكرتون والتغليف، الذي تقول ASHRAE إنه قد يسد المشتتات الحرارية. افتح عبوات الأجهزة الجديدة خارج قاعة البيانات.

كيف تمنع تعطل اللوحات الإلكترونية؟

1. حافظ على الغرفة عند الفئة ISO 14644-1 Class 8 مع فلترة MERV 11 أو MERV 13 للهواء الداخل كما توصي ASHRAE.
2. أبقِ الرطوبة النسبية تحت 60%، وراقبها عن قرب في المواقع الساحلية.
3. قِس التآكل الغازي بقسائم النحاس والفضة إذا كان الموقع قرب الصناعة أو الطرق المزدحمة أو البحر.
4. نظّف الأسطح الخارجية للخزائن وألواح الإغلاق وفتحات السحب وفق جدول، باتباع تنظيف خزائن تقنية المعلومات أثناء التشغيل.
5. أبقِ الكرتون والتغليف وغبار الحفر خارج المساحة البيضاء.

نادرًا ما تتعطل اللوحة الإلكترونية لسبب واحد. الغبار والرطوبة والحرارة والغاز تعمل معًا، والغرفة النظيفة الجافة المفلترة تقطع هذه السلسلة من حلقتها الأولى.