Defeitos de fabrico de PCB e como evitá-los

Os defeitos de fabrico de PCB raramente são aleatórios.
A maioria dos defeitos tem origem em decisões de conceção, limitações de material ou instabilidade do processomuito antes da realização da inspeção final.

Embora a inspeção possa detetar muitos problemas visíveis, a prevenção de defeitos deve ocorrer mais cedo no processo de fabrico.

Este artigo explica os defeitos de fabrico de PCB mais comuns, as suas causas principais e estratégias práticas de prevenção numa perspetiva de fabrico.

Para conhecer os fundamentos da qualidade, ver: O que determina a qualidade dos PCB?

O que é considerado um defeito de fabrico de PCB?

Um defeito de fabrico de PCB é qualquer desvio que:

• Afecta o desempenho elétrico
• Compromete a integridade mecânica
• Reduz a fiabilidade a longo prazo
• Viola as especificações do IPC ou do cliente

Os defeitos podem ser visível, latente, ou progressivo, aparecendo apenas após tensão térmica ou mecânica.

Defeitos da camada interna

Defeitos comuns da camada interna

• Circuitos abertos
• Curto-circuitos
• Sobrecondicionamento ou subcondicionamento
• Registo incorreto entre camadas

Causas de base

• Imprecisões de imagiologia
• Variação do processo de gravura
• Mau alinhamento da camada interior

Uma vez que as camadas interiores são seladas durante a laminação, os defeitos nesta fase são irreversível.

Antecedentes do processo: Explicação do fabrico da camada interior

Defeitos relacionados com a perfuração

Defeitos típicos de perfuração

• Furos descentrados
• Rebarbas e manchas
• Brocas partidas
• Má qualidade da parede do furo

Causas de base

• Rácio de aspeto excessivo da broca
• Ferramentas gastas
• Avanço e velocidade incorrectos
• Método de perfuração inadequado

Os defeitos de perfuração afectam diretamente a qualidade do revestimento de cobre e a fiabilidade da via.

Comparação de métodos:
Perfuração de PCB vs Perfuração a laser

Defeitos de revestimento

Problemas comuns de galvanização

• Cobre fino em vias
• Vazios ou lacunas
• Cobre rugoso ou nodular
• Fraca aderência

Causas de base

• Preparação incorrecta da superfície
• Densidade de corrente inconsistente
• Desequilíbrio químico
• Vias de elevado rácio de aspeto

Os defeitos de revestimento são uma das principais causas de falhas intermitentes e problemas de ciclos térmicos.

Detalhe do processo: Processo de revestimento de cobre no fabrico de PCB

Defeitos de gravação

Defeitos típicos de gravura

• Traços excessivamente gravados
• Pontes de cobre com entalhe inferior
• Variação da largura da linha
• Traço do pescoço para baixo

Causas de base

• Espessura irregular do cobre
• Química agressiva do condicionador
• Compensação deficiente do processo
• Espaçamento apertado entre traços

À medida que a geometria dos traços se torna mais fina, os defeitos de gravação afectam cada vez mais o rendimento e a fiabilidade.

Análise centrada no rendimento: Processo de gravação de PCB e controlo de rendimento

Defeitos de laminação e delaminação

Problemas comuns de laminação

• Delaminação
• Formação de bolhas
• Vazios de resina
• Mudança de camada

Causas de base

• Pressão ou temperatura de laminação inadequadas
• Má seleção de pré-impregnados
• Absorção de humidade
• Empilhamento desequilibrado

Estes defeitos tornam-se frequentemente visíveis durante a montagem ou o ciclo térmico, e não durante os ensaios iniciais.

Relação material: Material da placa de circuito impresso e custo das camadas

Máscara de solda e defeitos de acabamento de superfície

Defeitos típicos

• Desalinhamento da máscara de soldadura
• Fraca aderência
• Furos
• Espessura irregular do acabamento da superfície

Causas de base

• Preparação inadequada da superfície
• Condições de cura incorrectas
• Contaminação do processo

Estes defeitos podem levar à formação de pontes de soldadura, corrosão e redução do prazo de validade.

Fugas de testes eléctricos e defeitos latentes

Nem todos os defeitos são detectados durante os ensaios eléctricos.

Os defeitos latentes podem:

• Passar nos testes iniciais
• Falha após tensão térmica
• Aparecem durante a operação no terreno

As causas mais comuns incluem:

• Espessura marginal do revestimento
• Microfissuras em vias
• Formação de CAF

Riscos de defeitos relacionados com a conceção

Alguns defeitos têm origem em escolhas de conceção e não em erros de fabrico.

Os factores de conceção de alto risco incluem:

• Traços e espaçamentos extremamente finos
• Vias de elevado rácio de aspeto
• Distribuição de cobre não equilibrada
• Tolerâncias demasiado apertadas

Ligação com qualidade de design: Factores de custo de conceção de PCB

Como evitar defeitos de fabrico de PCB

A prevenção eficaz de defeitos centra-se em estabilidade do processoe não apenas a inspeção.

As principais estratégias de prevenção incluem:

• Revisão antecipada do DFM
• Margens de conceção conservadoras
• Seleção de material qualificado
• Monitorização da capacidade do processo
• Análise dos dados de rendimento

Na TOPFAST, a prevenção de defeitos é orientada por controlo de processos a montante e feedback baseado em dadosreduzindo a dependência do rastreio de fim de linha.

Prevenção de defeitos vs. custo de fabrico

A prevenção de defeitos reduz frequentemente o custo total.

As vantagens incluem:

• Maior rendimento
• Menos retrabalho
• Menos atrasos
• Menor risco de falha no campo

Equilíbrio custo-qualidade: Explicação do custo de fabrico de PCB

Conclusão

Os defeitos de fabrico de PCB raramente são incidentes isolados.
São o resultado de interações entre conceção, materiais e controlo de processos.

Ao compreender os tipos de defeitos mais comuns e as suas causas principais, os engenheiros e os compradores podem tomar medidas proactivas para evitar defeitos e melhorar a fiabilidade a longo prazo.

Este artigo constitui um pilar fundamental do Qualidade e fiabilidade de PCB aglomerado.

FAQ: Defeitos de fabrico de PCB