Métodos e processos de soldadura de pacotes de chips PCB

A soldadura é uma parte crítica de um pacote de chips PCB. Os processos de soldadura envolvem uma combinação de técnicas, incluindo IV focada, convecção e IV não focada. Cada método envolve um aquecimento gradual da embalagem, seguido do arrefecimento de todo o conjunto.

Processo de soldadura

A soldadura é o processo de unir esferas de solda e outros materiais de solda a pacotes de chips PCB. Este processo é efectuado através de dois tipos de métodos. O método de convecção e o processo de refluxo. O primeiro tipo envolve um processo de aquecimento utilizando um fluxo que forma um líquido. Em ambos os processos, a temperatura máxima é controlada. No entanto, o processo de refluxo deve ser efectuado com precaução suficiente para evitar a formação de juntas de solda frágeis.

Dependendo dos componentes utilizados na placa de circuito impresso, o processo de soldadura pode ser suave ou duro. O tipo de ferro de soldar utilizado deve ser adequado ao tipo de componentes. O processo deve ser efectuado por um fornecedor de serviços de montagem e fabrico de placas de circuito impresso que tenha uma vasta experiência com placas de circuito impresso e saiba a forma exacta de implementar cada processo.

Dimensões dos pontos de soldadura

As dimensões das almofadas de solda num pacote de chips PCB são críticas para garantir que o desempenho do componente seja optimizado. Isto é especialmente verdadeiro na área de alta frequência, onde a colocação de componentes e as técnicas de soldadura podem não ser tão precisas quanto necessário. O padrão IPC-SM-782 é um documento de referência valioso para a colocação e soldagem ideais de componentes. No entanto, seguir cegamente os requisitos do documento pode resultar num desempenho de alta frequência abaixo do ideal ou em problemas de alta tensão. Para evitar estes problemas, a PCBA123 recomenda que as almofadas de solda sejam mantidas pequenas e numa única fila.

Para além das dimensões das placas, outros factores, como a colocação e o alinhamento dos componentes, também são importantes. A utilização de pads de tamanho incorreto pode resultar em problemas eléctricos, bem como limitar a capacidade de fabrico da placa. Por isso, é importante seguir os tamanhos e formas recomendados pela indústria para as placas de circuito impresso.

Fluxação

O fluxo é um componente importante do processo de soldadura. Remove as impurezas metálicas e os óxidos da superfície de soldadura para apresentar uma superfície limpa para juntas de soldadura de elevada integridade. O resíduo de fluxo é removido numa etapa final de limpeza, que dependerá do tipo de fluxo utilizado.

Existem muitos fluxos diferentes utilizados no processo de soldadura. Vão desde a resina à base de colofónia. Cada um deles serve um objetivo diferente e é classificado por nível de atividade. O nível de atividade da solução de fluxo é normalmente indicado como L (baixa atividade ou sem haletos) ou M (atividade média, 0 a 2% de haletos), ou H (alta atividade, até 3% de teor de haletos).

Um dos defeitos mais comuns são as bolas de solda no meio do chip. Uma solução comum para este problema é alterar o desenho do stencil. Outros métodos incluem a utilização de nitrogénio durante o processo de soldadura. Isto evita que a solda se vaporize, permitindo que a pasta forme uma ligação superior. Por fim, uma etapa de lavagem ajuda a remover qualquer grão e resíduo químico da placa.

Inspeção

Existem vários tipos diferentes de ferramentas de teste que podem ser utilizadas para inspecionar os pacotes de chips PCB. Algumas delas incluem testes em circuito, que utilizam sondas que se ligam a diferentes pontos de teste na PCB. Estas sondas podem detetar uma soldadura deficiente ou falhas nos componentes. Podem também medir níveis de tensão e resistência.

A soldadura incorrecta pode causar problemas nos circuitos da placa de circuito impresso. Os circuitos abertos ocorrem quando a solda não chega corretamente às almofadas ou quando a solda sobe para a superfície do componente. Quando isto acontece, as ligações não estão completas e os componentes não funcionam corretamente. Muitas vezes, isto pode ser evitado limpando cuidadosamente os orifícios e assegurando que a solda derretida cobre os cabos uniformemente. Caso contrário, uma cobertura de solda excessiva ou incompleta pode fazer com que os fios se molhem ou não molhem. Para evitar a humidificação, utilize solda de alta qualidade e equipamento de montagem de qualidade.

Outra forma comum de detetar defeitos em PCB é através da Inspeção Ótica Automatizada (AOI). Esta tecnologia utiliza câmaras para tirar fotografias HD do PCB. Em seguida, compara estas imagens com parâmetros pré-programados para identificar o estado dos defeitos dos componentes. Se for detectado algum defeito, a máquina marca-o em conformidade. O equipamento AOI é geralmente de fácil utilização, com operações e programação simples. No entanto, a AOI pode não ser útil para inspecções estruturais ou para PCBs com um grande número de componentes.

Retificação

Os processos de soldadura utilizados no fabrico de produtos electrónicos devem obedecer a determinadas normas e orientações. Em geral, uma máscara de solda deve ter pelo menos 75% de espessura para garantir juntas de solda fiáveis. As pastas de solda devem ser aplicadas diretamente nas placas de circuito impresso e não impressas em serigrafia. É preferível utilizar um estêncil e um gabarito adequados a um determinado tipo de embalagem. Estes estênceis utilizam uma lâmina de rodo de metal para aplicar a pasta de solda na superfície da embalagem.

Há várias vantagens em utilizar um processo de soldadura por onda em vez do método tradicional de pulverização de fluxo. O processo de soldadura por onda utiliza um processo mecânico de soldadura por onda para aderir peças a placas de circuito impresso com elevados níveis de estabilidade. Este método é mais caro, mas proporciona um método seguro e fiável de fixação de componentes electrónicos.