10-07-2014
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Academia Politécnica Militar
Confiabilidad AplicadaConfiabilidad AplicadaCol Jose D Salinas, MSc Quality and Reliability
�CONFIABILIDAD ELECTRONICA
Objetivos
�Entregar una visión de los métodos de bases
de datos de confiabilidad electrónica
�Entregar una visión de los métodos de
integridad de confiabilidad electrónica
�Entregar una visión de los métodos de
aseguramiento de confiabilidad electrónica
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Alcance
�Historia de la confiabilidad Electrónica
� Bases de datos
�Integridad Electrónica
� Diseño
� Manufactura
� Post Producción
Historia de la Confiabilidad electrónica
Historia de la Confiabilidad Electrónica
�Las válvulas eran no confiables
�El rápido crecimiento de la complejidad con
la introducción de componentes de estado
sólido
Llevó a la idea universal de una
TASA CONSTANTE DE FALLAS
(y su inversa, MTBF)
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¿Que afecta la TASA DE FALLAS?
� Temperatura
� Voltaje y tensión
� “Control de Calidad”
� Madurez del producto
� Empaque
� etc.
Y así nació la idea de una Base de Datos que
pudiera identificar la “base” de la tasa de fallas
y permitir cálculos de tasa de falla bajo la
influencia del ambiente de uso
Military Handbook 217
�Cada edición ha indicado una mejor y mejor
“base de tasa de fallas”
�Algunos usuarios creen que calcula la
MEJOR confiabilidad que puede lograrse
�Algunos otros creen que las tasas de fallas
que calcula son CONSERVADORAS
�La confiabilidad actual ha estado órdenes
de magnitud diferente de los cálculos del
manual
Mil Hdbk 2|17 Cálculo Ejemplo
� Para microcircuitos: Puerta/Arreglos lógicos y
Micropocesadores
λp = (C1πT+C2πE) πq πL fallas/10� horas
C1 es la tasa de fallas de la complejidad del molde
C2 es la tasa de fallas del paquete
πT Es el factor de tensión por temperatura
πE Es el factor Medio Ambiebnte
πq Es el factor calidad
πL Es el factor aprendizaje
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Ejemplo de Critrio
� Un dispositivo MOS con 20,000 gates y 40 pins, fabricado por
un proceso de producción Clase B-1 (11/2 Año de producción) e
instalado en un equipo que operará en un ambiente móvil en
terreno con una temperatura de unión de 120°C
� Valores de las tablas
C1 = 0.160 C2 = 0.015 πT = 2.697
πE = 4.0 πq = 2.0 πL = 1.2
Resultados de Modelo
λp = 1.18 fallas / 10� � horas
Debilidades en Bases de Datos
Genéricas
�No identifica fabricantes específicos
�No busca diseño únicos de componentes y
sistemas
�No investiga modos de falla específicos
Integridad Electrónica
�Consideraciones de diseño
�Cosideraciones de Manufactura
�Control de Proceso de post-producción
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Consideraciones de Diseño
Modos de Falla de Componentes
Otras fallas están relacionadas con Calidad
Metaliuzación Óxidos
Electromigración Falla Dieléctrica
Corrosión Inyección calor del soporte
Migración de Tensión Inversión
Consideraciones de Diseño
�Ensamblajes
�Vibración y cargas mecánicas
�Expansión Térmica y alta/baja tolerancia a
temperatura
�Ataque químico
Consideraciones de Diseño
�Ensamblajes
Corrosión y fatiga son mecanismos de falla
dominantes y deben ser prevenidos por un
diseño apropiado
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Consideraciones de Diseño
Uniones soldadas
La confiabilidad de las uniones soldadas es
significantemente afectada por fatiga térmica y
vibracional. Herramientas de análisis por elementos
finitos (FEA) son ampliamente disponibles para evaluar
la resistencia a la fatiga de estructuras pequeñas y hay
un gran número de papers publicados que evalúan e
informan en estos aspectos. Por lo tanto con el
conocimiento ganado, es posible identificar los
aspectos de diseño de detalle y procesos de
producción que afectan adversamente la vida de fatiga
de las uniones soldadas
Consideraciones de Manufactura
CALIDAD
CALIDAD
CALIDAD
!!!!
CONTROLAR EL PROCESO DE MANUFACTURA
Consideraciones de manufactura
• El proceso de Manufactura puede dañar componentes• El armado introducirá modos de falla adicionales
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Control de Proceso de Post-
Producción
�Screening es la aplicación de una tensión de
salida para precipitar la falla de ensambles
de componentes débiles, previniendo de
esta forma que sean entregados al cliente
�Screening puede ser aplicado para buscar
componentes individuales o ensamblajes
que fallan en cumplir la diseñada
resistencia/ confiabilidad
Control de Proceso de Post-
Producción
Screens tipicos:
�Alta y baja temperatura
�Cambio rápido de temperatura
�Vibración y golpes
�Humedad
�Tensión eléctrica
�Otras screens tales como PIND (Particle
Impact Noise Detection) buscan observar
fallas más que causas de falla
Screen Targets
� Ciclos de Temperatura
� Uniones húmedas
� Conecciuones pobres
� Falla de sellos herméticos
� Vibraciones
� Uniones débiles
� Cables separados o pinchados
� Grietas de la tarjeta
� Cortos multilayer
� Ciclo de Voltaje
� Contactos pobres
� Fallas no catastróficas
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Diagrama de Cusa y Efecto con
Screens recomendadas
Resumen
La confiabilidad Electrónica es ahora buena, provisto que
� Modos de fallas conocidos de componentes son atacados
durante el diseño
� El diseño de ensamble se trata como una problema de
confiabilidad mecánica
� Los procesos de manufactura son controlados
� Las fallas que quedan latentes son controladas usando
screening – pero sólo cuando el riesgo indica que esto es
apropiado – control de procesos es mejor
¡“Base de Datos” de confiabilidad y tasas de falla constantes son
un pobre sustituto!
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