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Cómo hacer una correcta
mantención y reparación de circuitos impresos
Por Luis Lund, Gerente General de Poirot. www.poirot.cl
Las fallas electrónicas de los equipos en la industria pueden derivar en paradas de planta, las cuales son totalmente evitables si se consideran algunos factores.

Los equipos para aplicaciones industriales están expuestos a un uso intenso y a condiciones hostiles (vibraciones, golpes, shocks térmicos, por mencionar algunas), por lo que resulta fundamental que sus mantenciones y reparaciones se hagan de forma adecuada. ¿Qué elementos hay que vigilar al realizar estas acciones? Entre los principales, destacan:

Protección electroestática. La descarga electroestática (ESD Electro Static Discharge) se produce cuando dos elementos de diferente potencial eléctrico encuentran un conductor entre ellos. Los dos elementos pueden ser el equipo electrónico y la mano del operario. La carga electroestática en un cuerpo se produce por frote con otro o por simple separación de él. Por ejemplo, el operario al caminar sobre el piso va acumulando carga eléctrica respecto del piso, generándose una diferencia de potencial. En ambientes húmedos es el aire el que hace de conductor permanente entre ambas partes, evitándose así la acumulación excesiva de diferencia de potencial, por lo que, al contactarse entre sí, la descarga no resulta elevada. Sin embargo, en ambientes secos y áridos no existe ese efecto, produciéndose una gran diferencia de potencial, la cual se descarga en un alto valor al entrar ambos elementos en contacto. Por ejemplo, cuando el operario toca el equipo electrónico. Como el daño es proporcional a la diferencia de potencial, a veces resulta imperceptible porque la diferencia de potencial no es tan alta, sin embargo, otras veces la descarga es tan elevada que se produce en forma de chispa, o hasta estallido.

El problema de la descarga electroestática, cuando es alta, es que muchas veces daña los contactos internos dentro de los componentes sensibles en el circuito impreso, sin embargo, a pesar de esto el circuito sigue funcionando. Esto se conoce como herida de muerte, porque aunque el equipo continúa operativo, posteriormente, ante cualquier golpe, vibración o shock térmico, dicha unión ya débil se cortará, produciendo la falla del componente y, por lo tanto, del equipo electrónico.

Soldadura fría. Se produce cuando la soldadura, al fundirse con el cautín, no es calentada adicionalmente a la temperatura de fusión. La soldadura para la unión entre dos contactos funde a 183°C, como una soldadura con plomo, o a 217°C como una soldadura sin plomo. Para producir el material intermetálico en la unión, el responsable de su resistencia mecánica, hay que calentar la soldadura adicionalmente entre 10°C y 15°C. Cuando la herramienta soldadora no es capaz de sobrecalentar dicha cantidad, la unión soldada no será capaz de soportar golpes, vibraciones o golpes térmicos, por lo que se cortará fallando el equipo electrónico.


Productos a utilizarse

Para la protección electroestática, tanto el equipo electrónico como el operario de mantención deben estar conectados a tierra eliminando así la diferencia de potencial electroestático. Debe protegerse a las personas y las áreas de trabajo, como también utilizar herramientas manuales antiestáticas con manillas que conduzcan la carga desde su punta a través de la piel hasta la pulsera de descarga con conexión a tierra, embalajes apropiados para el transporte de partes, disponer de equipos de testeo de funcionamiento de los equipos de protección, equipos de medición de carga electroestática en los elementos y equipos ionizadores que eliminen las diferencias de carga de iones entre los elementos.

Como equipos de protección personal, adicionalmente de las pulseras antiestáticas con cable de conexión a tierra, existe la ropa y zapatos o taloneras que permanentemente descarguen la estática. Como ropa para laboratorio se utilizan delantales, poleras, guantes y dedales, y para exteriores pantalones, polars, parkas, todo tejido con fibra conductiva de carbono.

Para protección de áreas de trabajo se utilizan carpetas antiestáticas de mesa y de piso, idealmente la de mesa resistente a la soldadura y el cautín calientes, mientras que la de piso resistente al tráfico pesado, ambas disipativas en su cara superior, y conductivas en su parte inferior, conectados con cables a tierra, sillas conductivas antiestáticas, conectores de descarga, señalética para zonas de protección y monitores de descarga.

Como embalaje se utilizan bolsas de blindaje con capa interior metálica para mayor duración en el efecto blindaje, cajas o contenedores de plástico conductivo para componentes sensibles, racks conductivos para depositar y transportar PCBs. Para testeo se utilizan verificadores de conductividad en pulseras y zapatos o taloneras, medidores de carga electroestática en la ropa de las personas, medidores de conductividad en los diferentes materiales antiestáticos. Para la ionización en áreas de trabajo se utilizan ventiladores de sobre mesa y de cortina para bajo repisa, como también pistolas ionizadoras para la limpieza con aire comprimido.

En tanto, para la reparación de soldaduras de una tarjeta electrónica, por un lado las herramientas desoldadoras deben de ser de alta potencia como para fundir la soldadura rápidamente y desarmar el contacto sin dañar las pistas del PCB y, por otro lado, las herramientas soldadoras deben garantizar la formación de material intermetálico en las uniones soldadas. Para esto último, se requiere emplear estaciones de alta potencia en la punta y que además tengan un control de temperatura muy preciso, especialmente en procesos de soldado sucesivo o en serie. Una vez soldado el circuito impreso, es recomendable someterlo a una inspección visual con un equipo que magnifique la visión, ya que la soldadura fría se puede detectar a través de microscopios. Para esto también sirven los aerosoles que congelan la unión y, de este modo la rompen, por lo que la falla queda identificada inmediatamente.

Por último, para una limpieza efectiva del circuito impreso, es importante aplicar aerosoles específicos que permitan limpiar cuidadosamente de sales, óxidos, polvo y diversas suciedades. A su vez, para una protección duradera del mismo, también es importante que se apliquen recubrimientos acrílicos o siliconados para hacer frente a diversos elementos ambientales tales como el agua, alta temperatura, polvo y suciedad.

Mayo 2016
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