Cómo prevenir los modos comunes de fallo en PCB: Guía práctica

Un circuito impreso (PCB) es un elemento esencial e integral de la mayoría de aplicaciones electrónicas. Dan vida a muchos dispositivos electromecánicos y electrónicos como televisores, alumbrado público, móviles, etc. Por tanto, puede ser extremadamente disruptivo cuando fallan. Hay varias razones de fallo. Desde clima adverso hasta edad pueden causar estragos, provocando fallo completo. Por tanto, es importante entender las causas para prevenir futuras ocurrencias. Este artículo analiza las causas más comunes y los dos y don'ts para evitarlas.

¿Cuáles son las razones de fallo en PCB?

Un circuito bien diseñado y fabricado que cumple objetivos de rendimiento durante su vida útil es siempre la expectativa de cualquier OEM. Sin embargo, algunos aspectos cruciales pueden pasarse por alto. Indudablemente, el proceso de diseño puede ser tedioso y lento según complejidad, y cada uno conlleva cierto riesgo. Las razones principales incluyen diseño subespecificado, defectos de fabricación, factores ambientales, etc. Mientras algunos factores pueden mitigarse en fase de diseño, una planificación adecuada ayuda a que la placa rinda lo mejor. La siguiente sección describe modos de fallo que pueden ocurrir y detectarse durante ensamblaje y operación.

Breve análisis de las causas más comunes de fallo en PCB

• Defectos de fabricación: Una razón común. Son difíciles de detectar y más de corregir. Algunos pueden evitarse en diseño, otros deben corregirse por OEMs. Defectos comunes:
• Desalineación de capas (Layer Misalignment): La alineación del stackup se hace en fabricación y es difícil detectar problemas hasta que la placa se ensambla completamente. Por ejemplo, en inspección manual, si ocurren abiertos, cortos o líneas cruzadas, afectará negativamente la operación.
• Puentes de soldadura (Solder Bridging): Defecto común cuando la soldadura forma conexión anormal entre dos o más pistas adyacentes, pads, o pistas y pads en proximidad.
• Desplazamiento de componentes (Component Shifting): Los componentes se colocan antes de soldar. Si se desplazan ligeramente durante soldadura, no se formará unión de calidad. Puede resultar en tombstoning.
• Rotura de placa (Board Breakage): La placa puede fallar por estrés mecánico/físico: vibraciones o golpes repetidos. A veces se rompe si se exceden capacidades de curvatura.
• Deterioro de funcionalidad de componentes: Fallo de componente es otro problema mayor. Pueden fallar por mala calidad, selección incorrecta, rotura de paquete por calor excesivo, interacción química, etc.
• Degradación de rendimiento (Performance Degradation): Uno de los modos más difíciles de detectar. Degradación gradual por degradación de pistas, oxidación, condensación, peso de cobre incorrecto, etc.
• Deslaminación (Delamination): Ocurre cuando la laminación se desprende del material dieléctrico. Causa principal: uso de material con coeficiente de expansión térmica (CTE) bajo para requerimientos térmicos del entorno.

Los modos de fallo mencionados son los que una placa debe superar para cumplir su objetivo de ciclo de vida. Afortunadamente, pueden evitarse con decisiones en fase de diseño para mejorar la probabilidad.

Qué hacer y qué no en diseño para evitar modos de fallo

Con los siguientes dos y don'ts, es posible evitar contingencias de fallo.

Qué hacer (Design Dos) para evitar fallos

• Una de las mejores formas de evitar fallos es elegir los mejores materiales y componentes de calidad. La selección debe optimizarse para el diseño asegurando disponibilidad y calidad.

• Otra consideración importante: ¿quién debe fabricar la placa? Seleccionar un proveedor de servicios de fabricación y ensamblaje de calidad puede marcar diferencia significativa.

Qué no hacer (Design Don'ts) para evitar fallos

• No asuma resistencia térmica para la placa. Analícela. Es una de las mejores formas de probar si la placa soporta requisitos de calentamiento del ensamblaje.

• No asuma fiabilidad. El enfoque prudente es realizar pruebas de placa y asegurar diseño y funcionamiento.

Con estas directrices, reducirá significativamente la probabilidad de modos de fallo durante ensamblaje. ¿Interesado en más directrices de diseño? Contacte a fabricantes líderes como Creative Hi-Tech. Sus expertos le asistirán durante todo el proceso.

Publicaciones relacionadas:

• What are the Steps in BGA Repairing? – Part I
• What are the Steps in BGA Repairing? – Part II