Teste de fiabilidade de PCB

A fiabilidade dos PCB não pode ser assumida apenas com base na aparência ou nos resultados dos testes eléctricos iniciais.
Ocorrem muitas falhas após um stress térmico, mecânico ou elétrico prolongadoMesmo quando um PCB passa inicialmente na inspeção.

Os testes de fiabilidade são concebidos para:

• Revelar defeitos latentes
• Validar as escolhas de materiais e processos
• Prever o desempenho no terreno a longo prazo

Este artigo explica os principais métodos de teste de fiabilidade de PCB, o que avaliam e como os fabricantes os utilizam para melhorar a qualidade.

Para conhecer as causas profundas dos defeitos, ver:
Defeitos de fabrico de PCB e como evitá-los

O que é o teste de fiabilidade de PCB?

Os testes de fiabilidade de PCB avaliam a capacidade de uma placa para:

• Manter a integridade eléctrica
• Resistir ao stress ambiental
• Sobrevive a ciclos mecânicos e térmicos
• Desempenho consistente ao longo do tempo

Ao contrário dos testes funcionais, os testes de fiabilidade centram-se em mecanismos de falhae não o desempenho a curto prazo.

Ensaios de fiabilidade térmica

O stress térmico é a causa mais comum de falha de PCB, especialmente em projectos multicamadas e de alta densidade.

H3: Ensaio de ciclo térmico

Objetivo

• Simula aquecimento e arrefecimento repetidos
• Detecta a fadiga e a microfissuração

Condições típicas

• -40°C a +125°C (ou superior)
• Centenas a milhares de ciclos

Indicadores de falha

• Abertura intermitente
• Aumento da resistência
• Através de fissuras de barril

Risco de processo relacionado:
Processo de revestimento de cobre no fabrico de PCB

Teste de choque térmico

Objetivo

• Aplica transições rápidas de temperatura
• Acelera os mecanismos de falha

Diferença vs. ciclo térmico

• Choque térmico = mudança rápida
• Ciclagem térmica = alteração gradual

O choque térmico é especialmente revelador para Problemas de incompatibilidade de CTE entre materiais.

Ensaios de fiabilidade mecânica

O stress mecânico afecta os PCB durante:

• Montagem
• Transporte
• Instalação
• Vibração em funcionamento

Ensaios de vibração

Objetivo

• Simula a vibração operacional
• Avalia as juntas de soldadura e as vias

Aplicações comuns

• Automóvel
• Controlo industrial
• Aeroespacial

Ensaios de dobragem e flexão

Objetivo

• Avalia a rigidez da placa e a aderência das camadas
• Detecta delaminação e fissuras no cobre

Este teste é fundamental para:

• Tábuas finas
• Painéis de grandes dimensões
• Desenhos com elevado peso de cobre

Influência de empilhamento:
Material da placa de circuito impresso e estrutura das camadas

Testes de fiabilidade eléctrica

Teste de resistência de isolamento (IR)

Objetivo

• Mede a fuga entre condutores
• Avalia o desempenho dielétrico

A baixa resistência de isolamento indica:

• Contaminação
• Absorção de humidade
• Degradação dos materiais

Ensaio de alta tensão (Hipot)

Objetivo

• Aplica tensão para além dos níveis normais de funcionamento
• Detecta a rutura dieléctrica

O teste Hipot é comum para:

• Eletrónica de potência
• PCBs de alta tensão

Ensaio CAF (Filamento Anódico Condutor)

Objetivo

• Avalia o risco de crescimento de filamentos condutores
• Crítico para placas de passo fino e alta densidade

As falhas do CAF ocorrem frequentemente meses ou anos após a implantação.

Ensaios de fiabilidade ambiental

Testes ambientais comuns

• Armazenamento a alta temperatura
• Exposição a humidade elevada
• Polarização da temperatura-humidade (THB)

Estes testes revelam:

• Delaminação relacionada com a humidade
• Riscos de corrosão
• Degradação dieléctrica a longo prazo

Interação de defeitos:
Defeitos comuns de fabrico de PCB

Normas utilizadas nos testes de fiabilidade de PCB

Os ensaios de fiabilidade de PCB seguem normalmente normas como:

• IPC-TM-650
• IPC-6012 / 6013
• MIL-STD-202
• Normas CEI

Estas normas definem:

• Condições de ensaio
• Critérios de aceitação
• Classificação das falhas

A conformidade melhora a coerência, mas não substitui o controlo do processo.

Quando deve ser aplicado o teste de fiabilidade?

Os testes de fiabilidade são especialmente importantes para:

• Novos modelos
• Novos materiais
• Alterações do processo
• Aplicações de alta fiabilidade

Para produtos maduros e de grande volume, os testes periódicos ajudam a monitorizar desvio do processo.

Testes de fiabilidade vs. considerações de custo

Os ensaios de fiabilidade aumentam o custo inicial, mas reduzem-no:

• Falhas no terreno
• Devolução da garantia
• Risco para a reputação

Relação custo-qualidade:
Custo de fabrico de PCB versus compromissos de qualidade

Na TOPFAST, os testes de fiabilidade são aplicados seletivamente com base em complexidade do projeto, risco da aplicação e requisitos do clientee não como uma abordagem única para todos os casos.

Limitações dos ensaios de fiabilidade de PCB

Nenhum teste pode reproduzir integralmente as condições do mundo real.

As limitações incluem:

• Pressupostos de stress acelerado
• Restrições de dimensão da amostra
• Cobertura incompleta do modo de falha

Por conseguinte, os testes devem ser combinados com conceção robusta e controlo do fabrico.

Conclusão

Os testes de fiabilidade de placas de circuito impresso fornecem informações sobre o desempenho de uma placa para além da inspeção inicial.

Ao aplicar testes de stress térmico, mecânico, elétrico e ambiental, os fabricantes podem:

• Identificar defeitos latentes
• Validar a capacidade do processo
• Melhorar a fiabilidade a longo prazo

Este artigo constitui um pilar técnico fundamental no âmbito do Qualidade e fiabilidade de PCB aglomerado.

FAQ: Teste de fiabilidade de PCB