Los productos de comunicación médica tienen requisitos mucho más altos para las pruebas de confiabilidad de PCBA que los equipos de grado industrial, ya que las fallas pueden poner en peligro directamente la vida de los pacientes. Por lo tanto, cuando JiaJinYuan realizó un pedido de un tablero de control principal de ventilador, el cliente ordenó que las pruebas de confiabilidad de PCBA cubrieran tres indicadores estrictos: 500 ciclos de temperatura de -40 °C a +85 °C, 2 horas de vibración aleatoria con una aceleración de 10 G y 1000 horas de envejecimiento sesgado a 85 °C/85 % HR. Estos parámetros no se determinaron arbitrariamente basándose en la experiencia; todos se derivaron del análisis inverso de 17 casos de fallas de campo informados de forma acumulativa por las dos generaciones anteriores de este modelo en entornos hospitalarios.

Durante las pruebas del ciclo de temperatura, descubrimos que entre las placas PCBA soldadas en el mismo lote, la tasa de agrietamiento de la junta de soldadura de los dispositivos QFN cerca del borde de la placa era 2,3 veces mayor que la del área central. Investigaciones adicionales revelaron que una pendiente de calentamiento excesivamente alta de 0,8 °C/s en la sección pico del perfil de temperatura del horno de reflujo provocó el engrosamiento del grano de soldadura. Esta desviación no puede identificarse mediante la inspección AOI convencional y solo puede confirmarse mediante corte transversal y SEM. Por lo tanto, JiaJinYuan ha incluido este parámetro en la lista de verificación de verificación de temperatura del horno para los primeros artículos de cada lote y requiere que los operadores registren los valores de la sonda de temperatura de seguimiento cada 4 horas.

Durante las pruebas sesgadas por calor húmedo, un lote de placas PCBA experimentó una vez una falla por fuga después de 96 horas bajo energía. Las nuevas pruebas revelaron que la tasa de absorción de humedad del sustrato de PCB superó el estándar en un 0,15 %. Más importante aún, existían espacios de aire a escala micrométrica en la interfaz entre la máscara de soldadura y la lámina de cobre, un defecto que se pasó completamente por alto en las revisiones de DFM convencionales. Posteriormente, colaboramos con el fabricante de PCB para ajustar la temperatura y el tiempo de horneado de la máscara de presoldadura, y agregamos un prehorneado Al vacío de 40 °C/4 h antes de la colocación del SMT, lo que eliminó por completo este problema.

El 70% de los casos de fallas en las pruebas de vibración se concentraron en el desprendimiento de la almohadilla del conector. La causa fundamental no fue una mala soldadura sino un diseño estructural irrazonable. Por ejemplo, las almohadillas de cierto conector placa a placa de 40 pines carecían de tratamiento en forma de lágrima y no tenían conexión a tierra a través de un soporte en la parte posterior. Bajo vibraciones superiores a 5G, las uniones de soldadura sufrieron esfuerzos cortantes repetidos y finalmente se fracturaron debido a la fatiga. JiaJinYuan ahora exige que todas las almohadillas de conexión médica deben tener lágrimas de 0,3 mm y estar equipadas con no menos de 3 vías de conexión a tierra en la parte posterior.

Las pruebas de confiabilidad de PCBA nunca consisten simplemente en acumular elementos de prueba; más bien, trata cada falla como una señAl de calibración para los procesos de la línea de producción. Por ejemplo, durante una prueba HALT, un dispositivo BGA repentinamente sufrió un cortocircuito durante la fase de condensación de -55°C. La causa principal se atribuyó a una tolerancia del espesor de impresión de soldadura en pasta superior a ±15 μm, lo que provocaba un vacío excesivo después del reflujo. En consecuencia, ajustamos la tolerancia del tamaño de apertura de la plantilla de ±5 % a ±3 % y elevamos el umbral de inspección SPI de 75 % a una línea de paso de 82 %.