Cuestión de estabilidad: éxito en las pruebas de tarjetas de circuito impreso con galgas extensométricas de HBM

Las tarjetas de circuito impreso de los componentes electrónicos de automóviles, vehículos comerciales o smartphones deben soportar el uso en movimiento. Incluso una pequeña fisura puede producir el fallo en todo un sistema electrónico. Para asegurarse de que esto no ocurre, los fabricantes prueban la estabilidad mecánica de las tarjetas. En esta aplicación, las galgas extensométricas de HBM dan muy buenos resultados.

“Los valores de extensión son los únicos parámetros que predicen de forma fiable las cargas de esfuerzo en las tarjetas de circuito impreso”. Christof Salcher, Director de producto de HBM

Los turismos circulan sobre pavimentos empedrados y los vehículos comerciales trabajan en obras con firmes muy irregulares. En verano se exponen al calor y en invierno a temperaturas bajo cero. Todo ello plantea exigencias muy estrictas a los componentes individuales de productos tales como las tarjetas de circuito impreso, que son los elementos esenciales de los módulos electrónicos. Las vibraciones y las deformaciones térmicas pueden producir pequeñas fisuras entre la tarjeta y los componentes situados en ella, lo cual puede provocar fallos. Por esta razón, durante el desarrollo de prototipos los diseñadores miden los efectos de las cargas mecánicas con alta precisión. De esta forma se aseguran de que las tarjetas funcionen correctamente dentro de sus límites de carga y también de que no se dañen durante el propio proceso de producción.

Los turismos y los vehículos comerciales son solo uno de los campos de aplicación en donde la medición de las cargas mecánicas resulta útil. Los trenes o los ordenadores portátiles también están expuestos a vibraciones continuas. “Básicamente, existe riesgo de roturas y fisuras en cada unión entre la tarjeta y uno de los componentes situados en ella”, explica Christof Salcher, Director de producto de HBM. Este tipo de fallos pueden resultar caros, por ejemplo, si el sistema electrónico de un automóvil deja de funcionar debido a una pequeña grieta. Los fabricantes exigen cada vez más a sus proveedores que verifiquen la estabilidad mecánica de las tarjetas de circuito impreso. “Los valores de extensión son los únicos parámetros que predicen de forma fiable las cargas de esfuerzo en las tarjetas de circuito impreso. Estas cartas se pueden medir utilizando galgas extensométricas, que se colocan directamente en las tarjetas”, prosigue Salcher.

Galgas extensométricas aplicadas a una tarjeta

Sin plomo, pero más delicados

Ahora bien, los requisitos de estas pruebas son cada vez más estrictos; entre otras cosas, por la migración a soldaduras sin plomo.  Una directiva de la Unión Europea (Restricción de Sustancias Peligrosas, RoHS) prohíbe el uso de ciertas sustancias peligrosas en dispositivos eléctricos y electrónicos. Entre ellas está el plomo, que antes se utilizaba a menudo para soldar componentes a la placa. Las soluciones sin plomo son más sensibles a las influencias mecánicas y se rompen con más facilidad. Otro factor que ha aumentado la exigencia de las pruebas es el uso creciente de módulos más compactos, como las matrices BGA (ball grid arrays). Estas matrices permiten más conexiones que los dispositivos de montaje superficial convencionales (SMD). Pero, comparadas con las conexiones de soldadura que unen las SMD y la placa, los contactos de de las matrices BGA son más rígidos, con lo que las fuerzas mecánicas que actúan sobre la placa se transfieren con más intensidad.

“Especialmente en la producción de un producto nuevo, la totalidad del proceso debe acompañarse de mediciones efectuadas en el entorno real de producción”. Bernd Wolf, Ingeniero de proyectos de HBM

Distintas normas

Se han desarrollado diferentes normas para las mediciones con galgas extensométricas con el fin de cumplir con estos nuevos requisitos; por ejemplo, la norma IPC/JEDEG-9702. Estas normas describen dónde, cómo y con qué medios se deben efectuar las mediciones. Muchas empresas también han desarrollado procedimientos de pruebas específicos basados en su propia experiencia. En definitiva, hay que tener en cuenta la carga durante la vida útil del producto y los factores que afectan al proceso de producción. “Especialmente en la producción de un producto nuevo, la totalidad del proceso debe acompañarse de mediciones efectuadas en el entorno real de producción”, explica Bernd Wolf, Ingeniero de proyectos de HBM. “Se miden las cargas en los puntos en los que hay componentes con riesgo de sufrir daños”.

HBM suministra la cadena completa de medición para estas aplicaciones, desde la galga extensométrica y el amplificador QuantumX MX1615 hasta el software de adquisición y análisis de datos catman®AP Las diferentes tareas de medición y sus respectivas restricciones exigen el uso de distintas galgas extensométricas. HBM cuenta con una amplia gama de productos para cumplir las diferentes aplicaciones. Por ejemplo, las rosetas tipo RY tienen tres rejillas de medición que se pueden adaptar a diferentes geometrías, dimensiones y resistencias nominales. Sus respuestas de temperatura se ajustan al acero, al aluminio o a cualquier especificación del cliente.

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