Factores que afectam o prazo de validade dos PCB
Processo de tratamento de superfície
O acabamento da superfície de uma placa de circuito impresso é o que determina o tempo que durará na prateleira. Existem diferenças significativas na sua resistência à oxidação e na proteção contra a humidade.
- HASL (nivelamento de solda por ar quente): Trata-se de um processo bem conhecido, mas que só funciona durante cerca de seis meses e que, por vezes, pode levar à formação de óxido de estanho.
- ENIG (ouro de imersão em níquel eletrolítico): Prazo de validade de 12 meses, risco de "almofada preta" devido à difusão do níquel
- Prata de imersão: Prazo de validade de apenas 3 meses, aumentando o risco de migração da prata ao longo do tempo
- OSP (conservante orgânico de soldabilidade): 3-6 meses, requer uma vedação hermética para evitar a decomposição
- Revestimento de ouro duro: Para aplicações especiais, prazo de validade até 24 meses
Condições de armazenamento
Os ambientes de armazenamento em conformidade com as normas IPC-1601 devem cumprir:
- Controlo da temperatura e da humidade:
- Gama de temperaturas óptima: 20±5°C (extremos não superiores a 15-30°C)
- Requisitos de humidade: 30-50% RH (máximo 70%)
- Normas de embalagem:
- Sacos de folha de alumínio selados sob vácuo com cartões indicadores de humidade <5%
- Utilização de dessecante ≥20g/m³ de volume de embalagem
- Proteção da luz: A exposição aos raios UV acelera a degradação da película OSP
Propriedades dos materiais
- Placas FR-4 padrão: Duração teórica de vida de 5-10 anos (fechado)
- Materiais de alta frequência (por exemplo, PTFE): Deve ser utilizado no prazo de 3 anos
- Placas HDI: Prazo de validade mais curto (redução de 20%) devido a camadas dieléctricas mais finas
- Placas de cobre pesadas (≥3oz): Requer uma atenção especial aos riscos de oxidação da camada interior
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Métodos de eliminação de PCB expirados
Análise do modo de falha
- Oxidação da camada metálica:
- Difusão de níquel para a camada de ouro em placas ENIG (>12 meses)
- Aumento do risco de estanhagem em placas HASL
- A hidrólise da resina reduz o valor Tg
- A força de ligação entre camadas diminui em ≥15% (teste IPC-TM-650)
- Riscos de absorção de humidade:
- Redução da notação MSL (por exemplo, de MSL3 para MSL2)
- A pressão de vapor excede os limites do substrato durante o refluxo
Soluções de manuseamento escalonadas
| Duração excedida | Processo de tratamento | Pontos de controlo de qualidade |
|---|
| ≤2 meses | 120°C/1h de cozedura | Teor de humidade pós-cozedura <0,1% |
| 2-6 meses | 120°C/2h de cozedura faseada | É necessário efetuar um ensaio de delaminação TMA |
| 6-12 meses | 120°C/4h + proteção de azoto | Ensaio de soldabilidade obrigatório |
| >12 meses | Eliminação recomendada | Ensaios de choque térmico em amostras |
Técnicas especiais de tratamento:
- Soldadura por refluxo com azoto (teor de O₂ <100ppm)
- Utilização de pasta de solda não limpa altamente ativa (por exemplo, grau ROL0)
Práticas de engenharia para prolongar a vida útil dos PCB
Tecnologia de embalagem avançada
- Embalagem de proteção multicamada:
- Camada interior: Saco de folha de alumínio anti-estático
- Camada intermédia: Absorvente de oxigénio + cartão indicador de humidade
- Camada exterior: Enchimento em EPE à prova de choque
- Soluções de armazenamento a longo prazo:
- Armazenamento de azoto (teor de O₂ <0,5%)
- Armazenamento a baixa temperatura a -10°C (é necessário evitar a condensação)
Seleção optimizada do acabamento de superfície
- Aplicações de alta fiabilidade: ENEPIG (prazo de validade de 18 meses)
- Projectos sensíveis aos custos: Processo híbrido ImAg+OSP
Sistemas de monitorização inteligentes
Implementar sensores IoT para rastreio em tempo real de:
- Flutuações de temperatura/humidade do armazém
- Alterações da pressão interna do saco
- Descoloração do material (através de visão artificial)
Avaliação dos riscos da utilização de PCB expirados
Itens de inspeção obrigatória
- De acordo com as normas IPC-J-STD-003B
- A área de dispersão da solda deve exceder 95%
- Verificação da fiabilidade:
- Ensaios de ciclos térmicos (-55°C~125°C, 100 ciclos)
- Ensaio em panela de pressão (121°C/100%RH, 96h)
Medidas de atenuação dos riscos
- 100% inspeção dos primeiros artigos + exame ampliado da junta de soldadura
- Rastreio de envelhecimento adicional (48h/85°C)
- Almofadas de teste reservadas ao longo dos bordos da placa