Fallo del circuito USB después de encapsular

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Estoy experimentando un extraño fallo de la electrónica después de la maceta, con la que espero obtener más información y explicación. El dispositivo es una unidad USB robusta y personalizada en un cuerpo de aluminio / titanio (consulte www.viud.net para obtener imágenes y más detalles). Estoy colocando la placa USB (una variedad de placas disponibles) en epoxi Aremco 526N y Curado en horno. Se verificó que las unidades USB funcionen bien antes de la maceta, pero después de la maceta obtengo una alta tasa de fallas (17% de cuerpo de aluminio, 78% de cuerpo de titanio).

Las posibles explicaciones de los fallos que he considerado son:

  1. Calor : ya que estoy curando los dispositivos en el horno, pensé que tal vez se estaban calentando demasiado. El primer lote se curó a 90 ° C durante 2 horas, pero después de las pruebas descubrí que el horno se calentaba considerablemente más que eso. El siguiente lote lo hice a 55F durante 4 horas y confirmé que nada se calienta más que 80C, pero la tasa de fallas no cambió.
  2. Epoxi : el Aremco 526N no se anuncia técnicamente como un epoxi de "maceta", aunque sus propiedades eléctricas son mejores o similares a las de otros epóxicos de macetas que he usado sin problemas.
  3. Unidad USB : los fallos se produjeron con 4 tarjetas USB diferentes, por lo que es poco probable que esté relacionado con eso.

Ninguna de estas posibilidades explica por qué los modelos Titanium tienen una tasa de fallas mucho mayor que la del Aluminio. Si estuviera relacionado con el calor, esperaría que los modelos de aluminio tuvieran una mayor tasa de fallos de todos modos (la conductividad térmica del Al es x36 mayor que la del Ti).

La única causa posible de la falla que me queda está relacionada con la presión interna del epoxi mientras se está curando en el horno. El epoxi está esencialmente sellado completamente en el cuerpo con solo un escape muy pequeño a través / alrededor del conector USB. Dado que el epoxi alrededor de esa área probablemente establece primero, el resto del epoxi en el cuerpo es probable que esté bajo cierta presión debido a la expansión térmica. Esto también explica por qué los modelos Titanium fallan más que el Aluminio: el Al conduce el calor más rápido a través del cuerpo, lo que significa que el epoxi se fija de manera más uniforme, lo que reduce la presión interna.

Desafortunadamente, no tengo forma de verificar esta teoría para abrir las unidades que tengo que destruir el USB. Tampoco puedo creer que haya suficiente presión interna del epoxi para dañar la placa del circuito. Puedo intentar curar el epoxi solo a temperatura ambiente, pero luego toma semanas para que se endurezca y el epoxi no es tan fuerte.

Cualquier idea, teoría o comentario sobre mi tema es más que bienvenido.

    
pregunta uesp

4 respuestas

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Después de una buena cantidad de pruebas, creo que el problema es en realidad una combinación de tres cosas:

  • temperatura
  • unidades flash USB sensibles
  • Bolsillos de aire

En el lote inicial, la temperatura fue definitivamente un poco demasiado alta, lo que puede haber contribuido o exacerbado el problema.

He usado varios modelos diferentes de unidades flash USB y uno en particular parece extremadamente sensible a la temperatura y los golpes.

Sin embargo, parece que la causa principal del problema son las bolsas de aire grandes. Si alguna parte significativa de la placa de circuito no está cubierta por epoxi, parece fallar muy fácilmente. Por ejemplo, una unidad falló después de solo caer 1 metro al piso y se confirmó que tenía una gran bolsa de aire en la parte superior de la unidad flash. Otra prueba de unidad sin ningún epoxi falló de manera similar después de una prueba de caída de baja velocidad.

He cambiado mi procedimiento de preparación para tratar de eliminar las bolsas de aire y asegurar que toda la unidad flash esté cubierta. Esto es un poco complicado ya que el diseño está completamente cerrado y no hay una forma (fácil) de confirmar la cantidad o la falta de aire en el interior. Pero las pruebas recientes parecen confirmar que un montaje cuidadoso para minimizar las bolsas de aire conduce a un producto más confiable sin fallas prematuras.

    
respondido por el uesp
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Hace bastante tiempo, en una pasantía, conectamos potenciómetros con algún tipo de compuesto negro de dos partes para macetas. Sacaríamos gas al epoxi en una cámara de vacío, el vacío no tiene que ser muy bueno. Tal vez haya un poco de gas atrapado causando sus problemas.

    
respondido por el Mike F
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A una tasa de fallos del 78%, no entiendo su duda para abrir una unidad y ver qué está pasando. Durante dos horas de inmersión, no creo que la conductividad térmica de la carcasa tenga nada que ver con las cosas, aunque tal vez la expansión térmica lo haga, creando una cizalla interesante en su PCB. No hay forma de saber sin entrar allí. ¿Puedes hacer radiografías a través del caso?

    
respondido por el Scott Seidman
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De acuerdo con la hoja de datos para ese rango de epoxis, el 526N que estás usando tiene uno de los mayores encogimientos de curado en el rango.

0.01 in / in puede no parecer mucho, pero es más que suficiente para, como mínimo, causar fracturas capilares en las articulaciones de la PCB. Experimenté este fenómeno exacto cuando coloco las PCB del sensor del acelerómetro en una caja de aluminio.

Si está listo para usar ese epoxi, podría darle a los PCB una capa de conformación de algún tipo antes de rellenar, pero asegúrese de que sea flexible. Utilicé una capa delgada de silicona RTV de baja viscosidad (Dow Corning 3140) y mi tasa de fracaso bajó de más del 80% a menos del 1%.

    
respondido por el brhans

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