Pruebas de fiabilidad de PCB

La fiabilidad de las placas de circuito impreso no puede basarse únicamente en su aspecto o en los resultados de las pruebas eléctricas iniciales.
Se producen muchos fallos tras un estrés térmico, mecánico o eléctrico prolongadoincluso cuando una placa de circuito impreso pasa inicialmente la inspección.

Las pruebas de fiabilidad están diseñadas para:

• Revelar defectos latentes
• Validar la elección de materiales y procesos
• Predecir el rendimiento sobre el terreno a largo plazo

Este artículo explica los principales métodos de prueba de fiabilidad de PCB, qué evalúan y cómo los fabricantes los utilizan para mejorar la calidad.

Para conocer las causas de los defectos, véase:
Defectos en la fabricación de PCB y cómo prevenirlos

¿Qué son las pruebas de fiabilidad de PCB?

Las pruebas de fiabilidad de PCB evalúan la capacidad de una placa para:

• Mantener la integridad eléctrica
• Soportan el estrés medioambiental
• Sobreviven a ciclos mecánicos y térmicos
• Rendimiento constante a lo largo del tiempo

A diferencia de las pruebas funcionales, las pruebas de fiabilidad se centran en mecanismos de fallono el rendimiento a corto plazo.

Pruebas de fiabilidad térmica

El estrés térmico es la causa más común de fallo de las placas de circuito impreso, especialmente en diseños multicapa y de alta densidad.

H3: Ensayo de ciclos térmicos

Propósito

• Simula el calentamiento y enfriamiento repetidos
• Detecta mediante fatiga y microfisuras

Condiciones típicas

• -40°C a +125°C (o superior)
• De cientos a miles de ciclos

Indicadores de fallo

• Aperturas intermitentes
• Mayor resistencia
• A través de grietas en los barriles

Riesgo de proceso relacionado:
Proceso de cobreado en la fabricación de PCB

Prueba de choque térmico

Propósito

• Aplica transiciones rápidas de temperatura
• Acelera los mecanismos de fallo

Diferencia con el ciclo térmico

• Choque térmico = cambio rápido
• Ciclo térmico = cambio gradual

El choque térmico es especialmente revelador para Problemas de desajuste del CTE entre materiales.

Pruebas de fiabilidad mecánica

El estrés mecánico afecta a los PCB durante:

• Montaje
• Transporte
• Instalación
• Vibración en funcionamiento

Pruebas de vibración

Propósito

• Simula las vibraciones de funcionamiento
• Evalúa juntas de soldadura y vías

Aplicaciones comunes

• Automoción
• Control industrial
• Aeroespacial

Pruebas de flexión y plegado

Propósito

• Evalúa la rigidez de la placa y la adherencia de las capas
• Detecta la delaminación y el agrietamiento del cobre

Esta prueba es fundamental para:

• Tablas finas
• Paneles de gran tamaño
• Diseños de alto peso en cobre

Influencia de las pilas:
Material de la placa de circuito impreso y estructura de las capas

Pruebas de fiabilidad eléctrica

Prueba de resistencia de aislamiento (IR)

Propósito

• Mide las fugas entre conductores
• Evalúa el rendimiento dieléctrico

La baja resistencia del aislamiento indica:

• Contaminación
• Absorción de humedad
• Degradación del material

Pruebas de alta tensión (Hipot)

Propósito

• Aplica una tensión superior a los niveles normales de funcionamiento
• Detecta la ruptura dieléctrica

Las pruebas Hipot son comunes para:

• Electrónica de potencia
• Placas de circuito impreso de alta tensión

Ensayo CAF (filamento anódico conductor)

Propósito

• Evalúa el riesgo de crecimiento de filamentos conductores
• Crítico para placas de paso fino y alta densidad

Los fallos del CAF suelen producirse meses o años después del despliegue.

Pruebas de fiabilidad medioambiental

Pruebas ambientales comunes

• Almacenamiento a alta temperatura
• Exposición a alta humedad
• Sesgo de temperatura-humedad (THB)

Estas pruebas revelan:

• Deslaminación por humedad
• Riesgos de corrosión
• Degradación dieléctrica a largo plazo

Interacción de defectos:
Defectos comunes en la fabricación de PCB

Normas utilizadas en las pruebas de fiabilidad de PCB

Las pruebas de fiabilidad de PCB suelen seguir normas como:

• IPC-TM-650
• IPC-6012 / 6013
• MIL-STD-202
• Normas CEI

Estas normas definen:

• Condiciones de la prueba
• Criterios de aceptación
• Clasificación de los fallos

La conformidad mejora la coherencia, pero no sustituye al control del proceso.

¿Cuándo deben aplicarse las pruebas de fiabilidad?

Las pruebas de fiabilidad son especialmente importantes para:

• Nuevos diseños
• Nuevos materiales
• Cambios en el proceso
• Aplicaciones de alta fiabilidad

En el caso de productos maduros y de gran volumen, las pruebas periódicas ayudan a controlar desviación del proceso.

Pruebas de fiabilidad frente a consideraciones de coste

Las pruebas de fiabilidad aumentan el coste inicial pero lo reducen:

• Fallos sobre el terreno
• Devoluciones en garantía
• Riesgo para la reputación

Relación coste-calidad:
Fabricación de placas de circuito impreso: costes y calidad

En TOPFAST, las pruebas de fiabilidad se aplican de forma selectiva en función de complejidad del diseño, riesgo de la aplicación y requisitos del clientey no como un planteamiento único.

Limitaciones de las pruebas de fiabilidad de PCB

Ninguna prueba puede reproducir totalmente las condiciones del mundo real.

Las limitaciones incluyen:

• Supuestos de estrés acelerado
• Limitaciones del tamaño de la muestra
• Cobertura incompleta de los modos de fallo

Por lo tanto, las pruebas deben combinarse con diseño robusto y control de fabricación.

Conclusión

Las pruebas de fiabilidad de placas de circuito impreso permiten saber cómo funcionará una placa más allá de la inspección inicial.

Mediante la aplicación de pruebas de estrés térmico, mecánico, eléctrico y ambiental, los fabricantes pueden:

• Identificar defectos latentes
• Validar la capacidad del proceso
• Mejorar la fiabilidad a largo plazo

Este artículo constituye un pilar técnico clave dentro de la Calidad y fiabilidad de las placas de circuito impreso racimo.

PREGUNTAS FRECUENTES: Pruebas de fiabilidad de PCB