Confiabilidad

Tecnología Electrónica

EST-IESE

Confiabilidad

CONFIABILIDAD ELECTRÓNICA y ELÉCTRICA Introducción. La principal diferencia entre la Confiabilidad eléctrica y mecánica radica fundamentalmente en que, en general, los sistemas electrónicos no se “desgastan” (No wear out), salvo algunas excepciones. Mientras hay algunos mecanismos “discutidos” de desgaste como ser: electromigración, ycorrimiento de parámetros en los componentes, los sistemas electrónicos se comportan de manera fundamentalmente diferentes a los sistemas mecánicos. Típicamente vinculado a la discusión de la confiabilidad está el concepto de “curva bañera” (bathtub curve). En la figura 1 se muestra la curva, la cuál se puede dividir en tres partes o zonas.

Fig. 1. Curva bañera (bathtub curve). Zona I: (parterápidamente decreciente de la curva), conocida como etapa de mortalidad infantil, esta caracterizada por fallas debidas a defectos de fabricación. Zona II: Es la etapa de vida útil y está caracterizada por una velocidad de falla constante debida a defectos aleatorios. Zona III: Conocido como periodo de desgaste y está caracterizado por una velocidad de falla creciente como resultado del envejecimiento ydeterioro de los equipos. Como los modernos equipos electrónicos están hechos mayormente de dispositivos semiconductores que no tienen un mecanismo de desgaste de corto plazo, la existencia de la Zona III, para los sistemas electrónicos es una especie de área gris. Para la mayoría de los componentes electrónicos, la Zona III, es relativamente plana. Una tarea importante para los diseñadores es sabercomo fallan los sistemas eléctricos. En las secciones siguientes analizaremos las causas más comunes de falla para los sistemas electrónicos, como así también algunos métodos comunes de

Ing. A. M. Mariani

1

Año 2007

Tecnología Electrónica

EST-IESE

Confiabilidad

protección. Posteriormente, presentaremos varias clases de modelos para predecir la confiabilidad.

Conceptosclave
Fatigas principales y Métodos de protección.
Electromigración Como se mencionó precedentemente los sistemas eléctricos exhiben un comportamiento de desgaste y envejecimiento (wear out). La electromigración, por ejemplo, puede ser posible considerarla como un mecanismo de desgaste. A través del tiempo, las altas densidades de corriente en los conductores de película fina en los circuitosintegrados pueden causar vacíos/ lagunas o montículos (pequeños), observables a escalas micrométricas. Deriva de los parámetros en los componentes. A través del tiempo, los componentes analógicos pueden desviarse de sus valores especificados . Esto puede ser acelerado por varios factores , como ser la temperatura. De manera que los circuitos críticos, necesitan ser diseñados con un nivel de toleranciatal que puedan arreglárselas con la deriva de los parámetros en los componentes. Fatigas(o tensiones) por Transitorios eléctricos. Los modernos equipos electrónicos son propensos a dañarse por las altas corrientes debido a su naturaleza delicada y a su poca habilidad para disipar el calor. Entonces las fatigas transitorias como aquellas debidas a las descargas electrostáticas (ESD), encendido, ytransitorios en las fuentes de potencia por conmutación o encendido, pueden ocasionar fallas en el sistema. Algunos métodos de protección contra transitorios eléctricos incluyen: • • • Capacitores: para absorber los transitorios de alta frecuencia. Acopladores ópticos (opto-couplers): para aislar de los transitorios dañinos, las partes sensibles del sistema eléctrico. Resistores: 1) Entre lasentradas y las conexiones externas para reducir los niveles de las tensiones transitorias , y 2) entre las salidas y las conexiones externas para prevenir corrientes excesivas en el caso de corto a tierra.

Calor excesivo. Este es un problema típico en electrónica de aviación (avionics) y equipos para misiles, donde el calor excesivo puede causar el fracaso o destrucción del sistema eléctrico. Los...