Factores que afectan a la vida útil de los PCB
Tratamiento de superficies
El acabado de la superficie de una placa de circuito impreso es lo que determina cuánto durará en la estantería. Hay diferencias significativas en su resistencia a la oxidación y su protección contra la humedad.
- HASL (nivelación de soldadura por aire caliente): Se trata de un proceso muy conocido, pero sólo funciona durante unos seis meses y a veces puede provocar la formación de óxido de estaño.
- ENIG (níquel químico por inmersión en oro): Caducidad de 12 meses, riesgo de "almohadilla negra" debido a la difusión del níquel.
- Inmersión Plata: Sólo 3 meses de caducidad, lo que aumenta el riesgo de migración de la plata con el tiempo
- OSP (Conservante orgánico de soldabilidad): 3-6 meses, requiere cierre hermético para evitar la descomposición
- Chapado en oro duro: Para aplicaciones especiales, caducidad hasta 24 meses
Condiciones de almacenamiento
Los entornos de almacenamiento que cumplan las normas IPC-1601 deben cumplir:
- Control de temperatura y humedad:
- Rango de temperatura óptimo: 20±5°C (extremos no superiores a 15-30°C)
- Requisitos de humedad: 30-50% HR (máximo 70%)
- Normas de envasado:
- Bolsas de papel de aluminio selladas al vacío con tarjetas indicadoras de humedad <5%
- Uso de desecante ≥20g/m³ de volumen de envase.
- Protección contra la luz: La exposición a los rayos UV acelera la degradación de la película OSP
Propiedades de los materiales
- Placas FR-4 estándar: Vida útil teórica de 5-10 años (sin abrir)
- Materiales de alta frecuencia (por ejemplo, PTFE): Debe utilizarse en un plazo de 3 años
- Placas de IDH: Vida útil más corta (reducción 20%) debido a capas dieléctricas más finas.
- Tableros de cobre pesados (≥3oz): Requiere especial atención a los riesgos de oxidación de la capa interna
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Métodos de eliminación de PCB caducados
Análisis modal de fallos
- Oxidación de capas metálicas:
- Difusión de níquel a la capa de oro en placas ENIG (>12 meses)
- Mayor riesgo de formación de bigote de estaño en placas HASL
- Degradación del sustrato:
- La hidrólisis de la resina reduce el valor Tg
- La resistencia de la unión entre capas disminuye en ≥15% (prueba IPC-TM-650).
- Riesgos de absorción de humedad:
- Rebaja de la calificación MSL (por ejemplo, de MSL3 a MSL2)
- La presión de vapor supera los límites del sustrato durante el reflujo
Soluciones de manipulación por niveles
| Duración superada | Proceso de tratamiento | Puntos de control de calidad |
|---|
| ≤2 meses | 120°C/1h de cocción | Contenido de humedad después de la cocción <0,1% |
| 2-6 meses | Cocción escalonada 120°C/2h | Se requieren pruebas de delaminación TMA |
| 6-12 meses | 120°C/4h + protección nitrógeno | Prueba obligatoria de soldabilidad |
| >12 meses | Eliminación recomendada | Pruebas de choque térmico en muestras |
Técnicas especiales de tratamiento:
- Soldadura por reflujo con nitrógeno (contenido de O₂ <100ppm)
- Utilización de pasta de soldadura sin limpieza altamente activa (por ejemplo, grado ROL0).
Prácticas de ingeniería para prolongar la vida útil de los PCB
Tecnología avanzada de envasado
- Embalaje protector multicapa:
- Capa interior: Bolsa de papel de aluminio antiestático
- Capa intermedia: Absorbedor de oxígeno + tarjeta indicadora de humedad
- Capa exterior: Acolchado EPE antichoque
- Soluciones de almacenamiento a largo plazo:
- Almacenamiento de nitrógeno (contenido de O₂ <0,5%).
- Almacenamiento a baja temperatura a -10°C (es necesario evitar la condensación)
Selección optimizada del acabado superficial
- Aplicaciones de alta fiabilidad: ENEPIG (18 meses de caducidad)
- Proyectos sensibles a los costes: Proceso híbrido ImAg+OSP
Sistemas de vigilancia inteligentes
Despliegue sensores IoT para el seguimiento en tiempo real de:
- Fluctuaciones de temperatura y humedad en el almacén
- Cambios en la presión interna de la bolsa
- Decoloración del material (mediante visión artificial)
Evaluación de riesgos del uso de PCB caducados
Inspecciones obligatorias
- Según normas IPC-J-STD-003B
- El área de soldadura debe ser superior a 95%
- Verificación de la fiabilidad:
- Pruebas de ciclos térmicos (-55°C~125°C, 100 ciclos)
- Prueba de olla a presión (121°C/100%RH, 96h)
Medidas de mitigación de riesgos
- 100% inspección de primeros artículos + examen ampliado de la unión soldada
- Cribado de envejecimiento adicional (48h/85°C)
- Almohadillas de prueba reservadas a lo largo de los bordes de la placa