Los productos y componentes eléctricos y electrónicos modernos se caracterizan por tecnologías de vanguardia y ofrecen a los usuarios funciones y servicios impensables hace tan solo unos años. Sin embargo, a pesar de la tecnología y la fabricación de vanguardia, los errores y fallos en estos productos y componentes ocurren con frecuencia en la práctica, lo que nos lleva al tema de hoy: ¡el análisis de fallos de PCB!
Las razones son múltiples y abarcan desde un diseño inadecuado hasta materiales de baja calidad y especificaciones de fabricación inexactas. Sin embargo, lamentablemente, los errores y fallos en los productos eléctricos y electrónicos no solo suponen un inconveniente, sino que pueden conllevar riesgos considerables para las personas y el medio ambiente.
¿Qué es un análisis de fallas de PCB?
El término análisis de fallos de PCB representa una investigación exhaustiva de las causas que provocaron el fallo de un producto o componente. Mediante una amplia gama de técnicas y métodos de prueba, los ingenieros de pruebas identifican y evalúan las causas específicas del fallo de un producto o componente.
Una vez determinada la causa, se pueden tomar medidas para modificar o rediseñar el producto y evitar fallos en el futuro. Algunos métodos de análisis de errores también pueden emplearse en la fase de prototipo para detectar posibles errores con antelación y abordar las debilidades antes del lanzamiento del producto.
¿Por qué es importante el análisis de fallos de PCB?
Las fallas de producto tienen diversas consecuencias para los fabricantes de productos y componentes eléctricos y electrónicos. Los productos que no funcionan como se promete pueden decepcionar a los usuarios y dañar la reputación de una empresa como fabricante de productos de alta calidad. Sin embargo, las fallas de producto también pueden dar lugar a retiradas de productos costosas y prolongadas, y a la consiguiente publicidad negativa.
En el peor de los casos, las fallas del producto ponen en peligro a personas y bienes, y causan lesiones o incluso la muerte. El análisis de fallas ayuda a los fabricantes a mejorar la calidad y la seguridad de sus productos y a reducir el riesgo de futuras fallas en dispositivos similares.
¿Qué puede hacer MOKO Technology por su PCB?
Para el análisis de fallas, ofrecemos una gama completa de servicios de prueba para productos y componentes eléctricos y electrónicos. Además del análisis de fallas, también ofrecemos los siguientes servicios de prueba:
Pruebas de recubrimiento/tecnología de película fina
– incluyendo la determinación de la composición química, el espesor de la capa, la orientación y la calidad del recubrimiento, así como pruebas de adhesión.
Pruebas de placas de circuitos impresos, por ejemplo, determinación del espesor y homogeneidad de la capa de galvanización, pruebas de delaminación y pruebas de resistencia al calor de la soldadura.
Pruebas de producto
– por ejemplo, pruebas de radiación para determinar la condición estructural o para determinar defectos internos, caracterización eléctrica mediante pruebas de curva, pruebas de tinte y palanca en una matriz de rejilla de bolas (BGA) y conexiones, e investigación de soldabilidad.
Pruebas de confiabilidad y seguridad operacional, incluyendo investigaciones después de cambios de temperatura y pruebas de choque, pruebas de humedad y pruebas de niebla salina.
Analisis de superficie
– espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS) y microscopía de fuerza atómica (AFM) y otros métodos
Análisis térmico mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis termogravimétrico (TGA) y análisis termomecánico (TMA) y otros métodos.
Análisis químico
– incluyendo espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS), espectroscopia infrarroja por transformación de Fourier (FTIR) y cromatografía de gases con acoplamiento de espectrometría de masas (GC-MS).
Pruebas mecánicas, incluidas pruebas de tracción, pruebas de fatiga y pruebas de vibración.
Pruebas de compatibilidad electromagnética (EMC)
– en lo que se refiere a las emisiones de líneas y radiaciones, así como a la inmunidad.
Grietas en la metalización de las placas de circuito impreso
Problema: Falló el módulo electrónico
Solución: Corte transversal metalográfico
Resultado: Grietas en la metalización de la vía
Contactos de chip invertido
Ejemplo del Proyecto HTM
Contactos de chip invertido después de la prueba de aceite,
13346, NiAu/SbSn/PdAg,
2000 h a 200 °C
Depósitos en placas de circuito impreso
Investigación de yacimientos
Métodos: Resultados de FTIR:
Carboxilatos (sales de ácidos carboxílicos,
específicamente ácido adípico (ácido hexanoico) y IC
Investigación de yacimientos
Método: REM y EDX
Bondabliftber
Análisis de fallos en placas de circuito impreso multicapa
Problema: Un sensor en una placa de circuito impreso está sometido a tensión térmica y ya no tiene contacto eléctrico.
Solución: Corte transversal metalográfico
Resultado: Se levantó un contrato Wedge-Bond
Causa: La grieta entre la PCB y el Gloptop provocó tensión mecánica.
Contaminación
Descripción:
La contaminación y la corrosión en la superficie de cobre causaron problemas con el estañado de este ojo de soldadura. Además, se observan defectos (áreas brillantes) en la superficie de cobre, donde el material base se transparenta (el espesor de la capa de cobre es demasiado fino). Este error es inaceptable, ya que podría producirse una soldadura fallida en el proceso posterior.
Causas/trabajos correctivos:
• Defecto eléctrico de fabricación del fabricante
El cráter en un componente
Capa de oro
Descripción:
Errores en el proceso de galvanoplastia. En las zonas marcadas, se depositó muy poco oro galvánicamente. La capa subyacente (Ni) muestra los primeros signos de corrosión. Errores intolerables, como errores de soldadura, pueden ocurrir durante el proceso de soldadura.
Causas/trabajos correctivos:
• Proceso de galvanoplastia deficiente
• Preparación de la placa de circuito impreso (limpieza, capas inferiores) deficiente
Capa de oro defectuosa
Formación de nudos
Descripción:
Formación de nudos en la capa de barrera de níquel bajo la superficie de oro. Debido a una distribución desfavorable de la corriente durante el proceso de galvanoplastia, se formaron numerosos nódulos en la capa intermedia (véase la imagen inferior, corte) que sobresalen de la capa de oro. En la vista general, estos nódulos son claramente visibles. Esta placa de circuito no debe utilizarse, ya que se esperan problemas de soldadura o contacto.
Causas/trabajos correctivos:
En el proceso de galvanoplastia, la capa de níquel del medio deficiente rompe la capa superior de oro.
Formación de nudos
Interrupción
Descripción:
Interrupción de una pista. Debido a errores en el proceso galvánico durante la producción de la placa de circuito impreso (proceso sustractivo), parte de la pista se desgastó. Este error indica defectos en la fotorresistencia. Error de fabricación.
Errores de galvanoplastia en la producción de PCB
Error en la fotorresistencia/error de proceso del fabricante
Interrupción parcial
Descripción:
La conexión es la misma que la mostrada arriba; sin embargo, la pista no está completamente separada. Aunque se proporciona la función eléctrica, pueden surgir problemas con el funcionamiento de la placa de circuito impreso posteriormente bajo condiciones de carga eléctrica.
Defectos de galvanoplastia en Producción de PCB
Error en la fotorresistencia/error de proceso del fabricante
Interrupción parcial de la pista de un conductor
Inclusión de partículas extrañas
Descripción:
Inclusión de una partícula extraña en las trazas. Probablemente se trate de fibra de vidrio del material base. Dado que esta inclusión reduce el espesor de la traza, este error es inaceptable.
Causas/trabajos correctivos:
Fallo en la fabricación de PCB
Superficie de pintura irregular
Causas/trabajos correctivos:
• Mascarilla de protección no adecuada
• Contaminación de superficies en la placa de circuito impreso.
• Carga de calor en la pintura deficiente
Causas/trabajos correctivos:
• Errores en el proceso de recubrimiento de la pintura.
• Deficiente decapado del barniz.
Descripción:
El desplazamiento del recubrimiento respecto a su posición ideal. Este error, muy común, tiene una gran influencia en la calidad de la soldadura posterior, ya que (como se muestra en la imagen) las superficies humectables pueden verse significativamente reducidas o completamente ocultas. Un error intolerable.
El desplazamiento del revestimiento de cubierta
Descripción:
El desplazamiento del recubrimiento respecto a su posición ideal.
Causas/trabajos correctivos:
Errores en el proceso de recubrimiento de la pintura.
Deficiente decapado del barniz
Error relacionado con el diseño (exposición)
Inclusión
Descripción:
Inclusión de partículas indefinidas bajo la pintura. Este error puede causar cortocircuitos (inclusiones conductoras de electricidad).
Causas/trabajos correctivos:
Error de fabricación del fabricante
Contaminación del material base sin recubrimiento
Defectos
Descripción:
Defectos parciales en el recubrimiento, debido al espesor irregular de la capa. Este error solo se observa en procesos de fundición. Debido a la distribución desigual de la pintura en la placa de circuito impreso, también se observaron defectos (ausencia total de pintura). Los conductores expuestos pueden causar corrosión, lo que puede afectar el comportamiento eléctrico del conjunto.
Causas/trabajos correctivos:
Proceso de pintura deficiente
El barniz de cobertura utilizado no es adecuado
La superficie del material base no es plana y la pintura no se extiende bien.
Defectos en el recubrimiento
Descripción:
Mal funcionamiento de la pintura directamente sobre una pista. Durante el proceso de soldadura, existe el riesgo de que se formen puentes entre el ojo de soldadura y la superficie humectable de la pista. Este fenómeno se debe principalmente a las impurezas de las zonas subyacentes de la placa de circuito impreso. Es necesario realizar un retrabajo.
Causas/trabajos correctivos:
Impurezas (grasas) del PCB
Errores en el proceso de pintura que provocan defectos parciales
Efectos mecánicos sobre la pintura (flasión de la pintura)
Grietas
Descripción:
Grietas (microgrietas) en la superficie de la máscara de protección contra la soldadura. Errores en el procesamiento de la máscara de protección (tensiones, abombamiento del material base) crean grietas en la superficie de la pintura. El principal problema es la posterior penetración de humedad debido a la corrosión en las superficies de la escalera. La corrosión es especialmente problemática en los conductores con corriente, ya que las migraciones eléctricas afectan considerablemente la resistencia del aislamiento.
Causas/trabajos correctivos:
Tapa de tope de soldadura deficiente
Las cargas mecánicas provocan grietas en la pintura.
No se pudo procesar la pintura
Grietas en la pintura
Descripción:
La misma conexión que la anterior, pero aquí las grietas fueron inducidas mecánicamente, por ejemplo, por influencias del transporte.
Causas/trabajos correctivos:
Manipulación inadecuada de la placa/conjunto de circuito impreso
Laca de recubrimiento no resistente a cargas mecánicas
Desprendimientos, arrugas
Descripción:
Desprendimientos y arrugas alrededor de dos contactos pasantes rellenos de soldadura. La carga térmica durante el proceso de soldadura, sumada a un diseño deficiente (la pintura está demasiado cerca del contacto pasante), provocó los desprendimientos de pintura que se muestran.
