Normalmente, todas as PCBs, ou seja, todas elas utilizam CCL (laminados cobreados). Ele fornece a camada condutora necessária para que um circuito funcione corretamente. Fabricantes e projetistas podem melhorar os controles e medidas preventivas ao compreender melhor essas falhas e suas causas. Falhas em PCBs cobreadas podem comprometer o desempenho elétrico e causar falhas prematuras em dispositivos eletrônicos. Este artigo examina as falhas mais comuns em PCBs cobreadas, juntamente com medidas preventivas.

O que é uma PCB Cobreada?

Em essência, uma PCB cobreada é feita de um material base isolante (como poliimida, FR4 ou CEM-1). Uma ou mais camadas de folha de cobre são aplicadas uniformemente sobre ele. Após serem gravadas durante a produção da PCB, essas camadas de cobre formam as vias elétricas. Devido à sua excelente condutividade elétrica, o cobre é perfeito para essa aplicação. Um manuseio ou processamento inadequado do material pode resultar em sérios problemas de qualidade, como maior resistência e baixa condutividade, o que pode prejudicar a propagação de sinais na PCB.

6 Falhas Comuns em PCBs Cobreadas

1) Delaminação:

Normalmente causada por estresse térmico ou adesão inadequada durante a laminação, a delaminação ocorre quando a folha de cobre se separa do substrato isolante. As causas incluem ciclos de temperatura excessivos durante a construção e umidade presa no substrato. Uma temperatura de transição vítrea (Tg) adequada pode evitá-la. Além disso, podemos eliminar a umidade antes do processamento seguindo as técnicas corretas de pré-aquecimento.

2) Bolhas (Elevação da Folha):

Bolhas são o processo pelo qual bolhas ou áreas elevadas se formam sob a folha de cobre. Má adesão ou gases presos são frequentemente a causa disso. É provocada pelo calor durante a laminação e cura inadequada dos materiais pré-impregnados. Pode ser evitada mantendo as superfícies limpas e preparadas para laminação e garantindo a cura completa dos laminados.

3) Falhas de Microfuros e Porosidade:

Microfuros são pequenos furos ou lacunas na folha de cobre. Já a porosidade descreve espaços microscópicos dentro da própria camada de cobre. Com o tempo, essas falhas podem resultar em corrosão, vazamentos elétricos ou pontos frágeis. São causadas por contaminantes na folha de cobre, bem como oxidação na superfície da folha. O uso de folha de cobre de alta pureza pode evitá-las. Além disso, revestimentos de melhoria da adesão ou tratamentos de óxido podem ser usados para limpeza antes da laminação.

4) Enrugamento e Amassados:

Normalmente, o manuseio ou laminação causa enrugamento na folha de cobre, criando superfícies irregulares que podem levar a gravação inadequada ou curtos-circuitos. É causado por força mecânica excessiva na folha de cobre ou desalinhamento durante a laminação. Pode ser evitado com controles precisos de alinhamento. Os laminados cobreados podem ser armazenados em ambientes com controle de umidade.

5) Oxidação do Cobre:

Com o tempo, as superfícies de cobre oxidam naturalmente, formando uma camada opaca que pode prejudicar o desempenho elétrico. A causa pode ser embalagem inadequada e exposição ao ar/umidade durante o armazenamento. Pode ser evitada com embalagem a vácuo ou com barreira de umidade. Alternativamente, usando revestimentos anti-oxidação ou tratamentos OSP (Preservativos de Soldabilidade Orgânicos).

6) Falhas de Gravação (Sobre-gravação ou Sub-gravação):

Gravação inadequada durante o processo de geração do circuito pode levar a definição inadequada dos condutores, causando curtos e trilhas incompletas. A causa pode ser adesão inadequada do fotorresiste ou química de gravação irregular. Isso pode ser evitado com sistemas automatizados de gravação com controle rigoroso do processo, principalmente com verificação e ajuste regulares da temperatura e concentração do agente de gravação.

Melhores Práticas para Evitar Falhas em PCBs Cobreadas (criar tabela)

1. Qualidade do Material: Depende do cobre e de suas falhas. Sempre utilize laminados cobreados de alta qualidade que devam ser testados adequadamente antes do uso.

2. Controle do Processo: Usar máquinas não é tarefa simples e exige precisão. Monitoramento rigoroso durante cada etapa da fabricação é essencial para bom desempenho.

3. Controles Ambientais: Sempre mantenha ambientes limpos e com controle de umidade para armazenamento e produção.

4. Inspeções Regulares: Controle de qualidade é importante, mas essas verificações devem ser regulares, diariamente.

5. Armazenamento Adequado: Usar embalagens protetoras para proteger as superfícies de cobre da oxidação sempre ajuda. Também protege a PCB de danos mecânicos durante o transporte e armazenamento.

Análise de Projetos para Fabricação (DFM):

Este processo identifica elementos que podem ser difíceis de fabricar de forma consistente durante a fase de design. Antes do início da fabricação da placa, os projetistas podem alterar o layout para eliminar esses riscos à fabricação. Incluir especialistas do fabricante da PCB na fase de design garante que o conhecimento de fabricação seja incorporado ao produto final. Além disso, tecnologias de simulação e modelagem confirmam que os projetos atenderão às especificações e resistirão às condições reais.

Conclusão

A longevidade e o desempenho de produtos eletrônicos podem ser negativamente afetados por falhas em PCBs cobreadas. Ao estar ciente dos problemas típicos discutidos neste artigo — oxidação, microfuros, bolhas, delaminação e gravação — os fabricantes podem implementar melhores materiais, processos aprimorados e controles de qualidade rigorosos. Fatores de design e de fabricação contribuem para falhas na fabricação de PCBs. Conhecer as falhas mais comuns permite que os fabricantes se concentrem em inspeções direcionadas.

A detecção e correção precoce de falhas reduz o desperdício e evita problemas funcionais nos produtos finais. O sucesso exige colaboração estreita com o fabricante da PCB e acordo sobre padrões de qualidade. Os riscos de falhas em PCBs podem ser controlados com sucesso por meio de procedimentos rigorosos de prevenção e inspeção.