5 Principais causas de formação de espuma no revestimento de cobre de uma placa PCB

Há muitas causas para a formação de espuma no revestimento de cobre de uma placa PCB. Algumas são causadas pela poluição por óleo ou poeira, enquanto outras são causadas pelo processo de afundamento do cobre. A formação de espuma é um problema em qualquer processo de revestimento de cobre, uma vez que requer soluções químicas que podem contaminar outras áreas. Também pode ocorrer devido a um tratamento local incorreto da superfície da placa.

Micro-corrosão

Na micro-corrosão, a atividade do precipitado de cobre é demasiado forte, provocando fugas nos poros e bolhas. Pode também levar a uma fraca adesão e deteriorar a qualidade do revestimento. Por conseguinte, a remoção destas impurezas é crucial para evitar este problema.

Antes de tentar o revestimento de cobre, o substrato de cobre é submetido a uma sequência de limpeza. Esta etapa de limpeza é essencial para remover as impurezas da superfície e proporcionar uma humidificação geral da superfície. De seguida, o substrato é tratado com uma solução ácida para condicionar a superfície do cobre. Segue-se a fase de revestimento de cobre.

Outra causa de formação de espuma é a limpeza incorrecta após o desengorduramento com ácido. Esta situação pode ser causada por uma limpeza incorrecta após o desengorduramento com ácido, por um ajuste incorreto do agente abrilhantador ou por uma temperatura deficiente do cilindro de cobre. Além disso, uma limpeza incorrecta pode levar a uma ligeira oxidação da superfície da placa.

Oxidação

A oxidação provoca a formação de espuma no revestimento de cobre da placa de circuito impresso quando a folha de cobre da placa não está suficientemente protegida contra os efeitos da oxidação. O problema pode ocorrer devido a uma fraca aderência ou rugosidade da superfície. Também pode ocorrer quando a folha de cobre na placa é fina e não adere bem ao substrato da placa.

A microdecapagem é um processo que é utilizado no afundamento de cobre e na galvanoplastia de padrões. A microdecapagem deve ser efectuada cuidadosamente para evitar uma oxidação excessiva. O excesso de gravação pode levar à formação de bolhas à volta do orifício. Uma oxidação insuficiente pode levar a uma ligação deficiente, à formação de espuma e a uma falta de força de ligação. A microdetonação deve ser efectuada a uma profundidade de 1,5 a dois microns antes da deposição de cobre e de 0,3 a um micron antes do processo de galvanização. A análise química pode ser utilizada para garantir que a profundidade necessária foi atingida.

Processamento de substratos

A formação de espuma no revestimento de cobre da placa PCB é um defeito de qualidade importante que pode ser causado por um processamento deficiente do substrato. Este problema ocorre quando a folha de cobre na superfície da placa não consegue aderir ao cobre químico devido a uma ligação deficiente. Isto faz com que a folha de cobre fique com bolhas na superfície da placa. Isto resulta numa cor irregular e numa oxidação preta e castanha.

O processo de revestimento de cobre requer a utilização de agentes pesados de ajuste de cobre. Estes medicamentos químicos líquidos podem provocar a contaminação cruzada da placa e resultar em efeitos de tratamento deficientes. Para além disso, podem provocar superfícies irregulares na placa e uma fraca força de ligação entre a placa e o conjunto PCBA.

Micro-erosão

A formação de espuma no revestimento de cobre da placa PCB pode ser causada por dois factores principais. O primeiro é um processo de revestimento de cobre incorreto. O processo de revestimento de cobre utiliza uma grande quantidade de produtos químicos e solventes orgânicos. O processo de tratamento de revestimento de cobre é complicado e os produtos químicos e óleos na água utilizada para o revestimento podem ser prejudiciais. Podem causar contaminação cruzada, defeitos irregulares e problemas de ligação. A água utilizada no processo de revestimento de cobre deve ser controlada e deve ser de boa qualidade. Outra coisa importante a considerar é a temperatura do revestimento de cobre. Esta afectará grandemente o efeito de lavagem.

A micro-erosão ocorre quando a água e o oxigénio são dissolvidos na placa de cobre. A água dissolvida e o oxigénio da água provocam uma reação de oxidação e formam um composto químico chamado hidróxido ferroso. O processo de oxidação resulta na libertação de electrões do revestimento de cobre da placa.

Falta de polaridade catódica

A formação de espuma no revestimento de cobre de uma placa PCB é um defeito de qualidade comum. O processo utilizado para o fabrico da placa PCB é complexo e exige uma manutenção cuidadosa do processo. O processo envolve o processamento químico por via húmida e o revestimento, e requer uma análise cuidadosa da causa e do efeito da formação de espuma. Este artigo descreve as causas da formação de espuma na placa de cobre e o que pode ser feito para a evitar.

O nível de pH da solução de revestimento também é crucial, uma vez que determina a densidade da corrente catódica. Este fator afectará a taxa de deposição e a qualidade do revestimento. Uma solução de revestimento com pH mais baixo resultará numa maior eficiência, enquanto um pH mais elevado resultará numa menor.

Como observar PCBs do exterior

Observing the pcb from the outside makes it easy to identify defects in the outer layers. It’s also easy to spot the effects of not enough gap between the components when looking at the board from the outside.

Observing a pcb from the outside can easily identify defects in the outer layers

Observing a PCB from the outside can help you spot defects in the outer layers of the circuit board. It is easier to identify these defects than they are to spot inside. PCBs are typically green in color, and they have copper traces and soldermask that make them easily recognizable. Depending on the size of the PCB, the outer layers may have varying degrees of defects.

Using x-ray inspection equipment can overcome these issues. Since materials absorb x-rays according to their atomic weight, they can be distinguished. The heavier elements, such as solder, absorb more x-rays than those that are lighter. This makes it easy to identify defects in the outer layers, while those that are made of light-weight elements are not visible to the naked eye.

Observing a PCB from the outside can help you identify defects that you might not see otherwise. One such defect is missing copper or interconnections. Another defect is a hairline short. This is a result of high complexity in the design. If these defects are not corrected before the PCB is assembled, they can cause significant errors. One way to correct these errors is to increase the clearance between copper connections and their pads.

The width of conductor traces also plays a crucial role in the functionality of a PCB. As signal flow increases, the PCB generates immense amounts of heat, which is why it is important to monitor the trace width. Keeping the width of the conductors appropriate will prevent overheating and damaging the board.

PCB de cerâmica Vs PCB de núcleo metálico

As placas de circuito impresso em cerâmica são mais eficientes do ponto de vista térmico do que as suas homólogas metálicas. Isto significa que a temperatura de funcionamento de uma PCB será mais baixa. As placas de circuito impresso de alumínio, por outro lado, estarão sujeitas a uma camada dieléctrica, ao passo que as placas de circuito impresso de cerâmica não estarão. Além disso, as PCB de cerâmica são mais duradouras do que as suas congéneres metálicas.

FR4 vs placa de cerâmica

A principal diferença entre a PCB FR4 e a PCB cerâmica é o seu desempenho em termos de condutividade térmica. A PCB FR4 é propensa a uma elevada condutividade térmica, enquanto a PCB cerâmica é propensa a uma baixa condutividade térmica. As PCB de cerâmica são melhores para aplicações que necessitam de elevada condutividade térmica. No entanto, são mais caras.

A placa de circuito impresso FR4 tem algumas vantagens em relação à placa de circuito impresso de cerâmica, mas não é um forte concorrente da placa de circuito impresso de cerâmica. As PCB de cerâmica têm uma condutividade térmica mais elevada, facilitando o acesso do calor a outros componentes. Também estão disponíveis numa variedade de formas e tamanhos.

A principal vantagem das placas de circuito impresso de cerâmica é a sua baixa condutividade eléctrica e elevada condutividade térmica. Além disso, são melhores isolantes, o que facilita a utilização em circuitos de alta frequência. Além disso, as PCB de cerâmica são mais resistentes à corrosão e ao desgaste normal. Podem também ser combinadas com um plastificante ou lubrificante para criar uma cortina flexível e reutilizável. Outra vantagem fundamental das PCB de cerâmica é a sua elevada capacidade de transmissão de calor. Isto permite-lhes dispersar o calor por toda a placa de circuito impresso. Em contrapartida, as placas FR4 dependem em grande medida de dispositivos de arrefecimento e de estruturas metálicas para atingir a condutividade térmica desejada.

Além disso, o FR4 tem uma condutividade térmica relativamente baixa. Em comparação com os materiais cerâmicos, o FR4 é apenas algumas vezes mais condutor. Por exemplo, o óxido de alumínio e o carboneto de silício são 100 vezes mais condutores térmicos do que o FR4, enquanto o óxido de berílio e o nitreto de boro têm a condutividade térmica mais elevada.

LTTC vs pcb de núcleo metálico

Uma placa de circuito impresso de cerâmica, também conhecida como placa de circuito impresso de cerâmica de baixa temperatura (LTTC), é um tipo de placa de circuito impresso especialmente concebida para baixas temperaturas. O seu processo de fabrico é diferente do de uma placa de circuito impresso com núcleo metálico. No caso da LTTC, a placa de circuito impresso é feita de uma substância adesiva, vidro cristalino e pasta de ouro, e é queimada a uma temperatura inferior a 900 graus Celsius num forno gasoso.

As placas de circuito impresso com núcleo metálico são também mais eficientes na dissipação de calor, permitindo a sua utilização em aplicações de alta temperatura. Para tal, utilizam materiais dieléctricos termicamente condutores, actuando como uma ponte de dissipação de calor para transferir o calor do núcleo para a placa. No entanto, se estiver a utilizar uma placa FR4, terá de utilizar um dissipador de calor tópico.

Para além da sua superior dissipação de calor e expansão térmica, as placas de circuito impresso com núcleo metálico também apresentam uma maior densidade de potência, melhor blindagem electromagnética e melhor acoplamento capacitivo. Estas vantagens tornam-nas uma melhor escolha para circuitos electrónicos que necessitam de ser arrefecidos.

FR4

O desempenho da condutividade térmica das PCB de cerâmica é muito superior ao das PCB com núcleo metálico, o que pode ser uma razão para os seus preços mais elevados. Ao contrário das placas com núcleo metálico, as PCB de cerâmica não requerem perfuração e deposição para dissipar o calor. A diferença entre estes dois tipos de placas reside no tipo de máscara de solda utilizada. As PCB de cerâmica têm geralmente cores escuras, ao passo que as placas com núcleo metálico têm uma máscara de solda quase branca.

Os PCB cerâmicos têm uma condutividade térmica mais elevada do que o FR4, um material mais comummente utilizado para a produção em massa de PCB. No entanto, os materiais FR4 têm uma condutividade térmica relativamente baixa, o que os torna menos adequados para aplicações que exigem ciclos de temperatura ou temperaturas elevadas. Além disso, as placas de cerâmica tendem a expandir-se mais rapidamente quando a temperatura do substrato atinge a temperatura de transição vítrea. Os materiais Rogers, por outro lado, têm temperaturas de transição vítrea elevadas e uma expansão volumétrica estável numa vasta gama de temperaturas.

As PCB com núcleo metálico são feitas de alumínio ou cobre. Têm um núcleo metálico em vez de FR4 e um revestimento fino de cobre. Este tipo de PCB pode ser utilizado para arrefecer vários LEDs e está a tornar-se mais comum em aplicações de iluminação. As PCB com núcleo metálico têm certas restrições de design, mas são mais fáceis de fabricar.

As PCB com núcleo metálico têm uma dissipação de calor, estabilidade dimensional e condutividade eléctrica superiores. Podem também oferecer uma melhor densidade de potência, blindagem electromagnética e acoplamento capacitivo. Em comparação com as PCB de cerâmica, as PCB com núcleo metálico custam menos. São frequentemente utilizadas em equipamento elétrico de comunicação e iluminação LED.

A diferença entre FPGA e CPLD

The two types of programmable logic chips are the Field Programmable Gate Array (FPGA) and the Complex Programmable Logic Device (CPLD). The former is a “fine-grain” device, whereas the latter is based on larger blocks. The two types have different strengths and weaknesses. While FPGAs are better for simple applications, CPLDs are ideal for complex algorithms.

CPLD is a programmable ASIC device

A CPLD is a programmable IC device that is composed of a macrocell. The macrocell contains AND arrays and flip-flops, which complete the combinational logic function. The AND array generates a product term, which is the output of the CPLD. The product term number is also an indication of the CPLD’s capacity. Similarly, an AND-OR array has a programmable fuse at each intersection.

CPLDs can be programmed using a hardware description language. These languages can be used to write and test software. For example, an engineer can write a hardware description language (HDL) for a CPLD, which can be read by a CPLD. The code is then downloaded into the chip. The CPLD chip is then tested to ensure that it is functional, and any bugs can be fixed by revising the schematic diagram or hardware description language. Eventually, the prototype can be sent to production.

CPLD is more suitable for algorithms

CPLDs are large-scale integrated circuits that can be designed to implement a large number of complex algorithms. They use a combination of CMOS EPROM and EEPROM programming technologies and are characterized by their high density and low power consumption. Their high-density architecture enables them to achieve extremely high speeds and high-density operation. CPLDs are also extremely complex, with a large number of internal components.

CPLDs are also faster and more predictable than FPGAs. Because they’re configured using electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), they can be configured on-chip when the system boots up, unlike FPGAs, which require an external non-volatile memory to feed the bitstream. This makes CPLDs more suitable for algorithms than FPGAs for many applications.

CPLD is more secure

There are some key differences between FPGAs and CPLDs. FPGAs are composed of programmable logic, whereas CPLDs use a more flexible structure. CPLDs have fewer programmable features, but they are still easier to program. CPLDs are often constructed as a single chip with a number of macrocells. Each macrocell has a corresponding output pin.

The first significant difference between the two types of chips is the way that clocks are generated. CPLDs can use a single external clock source or a number of unique clock generating chips. These clocks have defined phase relationships and can be used to improve chip programming performance. A CPLD can be programmed in several ways, and the design can be altered multiple times if necessary.

CPLDs also have a lower overall cost of ownership. This factor makes them less expensive to produce. CPLDs can be used for many different applications. For example, a CPLD may contain a lot of discrete components, but it can also contain multiple programmable logic elements. This increases flexibility.

O CPLD é mais barato

Um CPLD é mais económico do que um FPGA, embora os FPGAs tenham certas limitações. Devido ao tamanho mais pequeno dos CPLD, os circuitos não são tão determinísticos, o que pode complicar os cenários de temporização. No entanto, há uma série de vantagens associadas aos FPGAs, incluindo maior flexibilidade e segurança.

Os CPLD podem ser programados utilizando uma memória só de leitura programável apagável eletricamente, ao contrário dos FPGA, que dependem de uma memória estática de acesso aleatório. Consequentemente, os CPLD podem configurar-se a si próprios durante o arranque do sistema, ao passo que os FPGA têm de ser reconfigurados a partir de uma memória externa não volátil. Os CPLD são também mais eficientes do ponto de vista energético e térmico do que os FPGA.

Um CPLD é constituído por macrocélulas lógicas programáveis complexas que estão ligadas entre si por uma matriz de interligação. Esta matriz é reconfigurável e pode suportar projectos lógicos em grande escala e de alta velocidade. Uma utilização típica de um CPLD é como memória de configuração para FPGAs, como um carregador de arranque do sistema. Um CPLD tem uma memória não volátil, enquanto os FPGAs utilizam uma memória externa para carregar a configuração.

O CPLD é mais adequado para a lógica de temporização

O CPLD é um circuito integrado que pode efetuar múltiplas tarefas. A sua flexibilidade e programabilidade são reforçadas pela sua arquitetura Logic Doubling, que permite funções de duplo trinco por microcélula. Esta tecnologia permite um dispositivo mais pequeno com um amplo espaço para revisões. Os CPLD podem executar mais funções do que um CMOS tradicional, incluindo múltiplos feedbacks independentes, múltiplos recursos de encaminhamento e ativação de saída individual.

Os CPLD são mais flexíveis do que a lógica convencional, uma vez que não necessitam de memória de configuração externa. Ao contrário dos FPGAs, os CPLDs utilizam EEPROM, uma memória não volátil que retém a configuração mesmo quando o sistema é desligado.

Porque é que os PCB flexíveis necessitam de reforços

É necessário um reforço de PCB para dar rigidez à sua PCB. Existem vários materiais disponíveis para reforçar os PCB. Alguns são mais caros do que outros, como o FR4 ou o aço inoxidável. É necessário decidir qual o melhor tipo para as suas necessidades específicas.

Aço inoxidável

As placas de circuito impresso (PCB) flexíveis estão entre os tipos de PCB mais populares atualmente no mercado. A sua flexibilidade permite aos projectistas conceber circuitos que não são possíveis com circuitos rígidos. No entanto, a falta de rigidez de uma PCB flexível pode levar a problemas de desempenho e durabilidade. Por este motivo, as PCB flexíveis incluem frequentemente reforços em aço inoxidável.

Um reforço pode ser espesso ou orientado para a massa e ligado a uma placa de circuito impresso flexível do mesmo lado que os componentes. Se a placa de circuito impresso flexível for montada com ligações de orifícios de passagem revestidos, os reforços podem ser fixados no lado oposto do conetor. Os reforços são então selados no lugar com adesivos sensíveis à pressão ou ligação térmica.

A utilização de reforços para PCB flexíveis é mais comummente utilizada para circuitos flexíveis. Ajudam a manter uma espessura adequada do circuito flexível e evitam o stress nos componentes e nas juntas de soldadura. Este tipo de reforço pode ser fixado com adesivos acrílicos termoligados ou PSA.

Alumínio

Os reforços são frequentemente necessários para PCBs flexíveis. Reduzem a flexibilidade da placa e fornecem suporte mecânico aos componentes durante a montagem. Também desempenham um papel na dissipação de calor. Existem vários tipos de reforços, e cada um oferece diferentes benefícios. Por exemplo, os reforços podem melhorar a resistência da solda, aumentar a força de ligação e limitar a capacidade de flexão da placa.

Geralmente, os reforços são fixados a uma placa de circuito impresso utilizando fita adesiva sensível à pressão. O PSA é um material adesivo popular para este efeito, que foi concebido para suportar ciclos de refluxo a alta temperatura. O tipo de adesivo utilizado depende do comprimento e da localização dos reforços. Se os reforços se estenderem para além do lado do circuito flexível, é importante utilizar PSA para os fixar à placa. Além disso, o PSA pode não ser adequado para reforços demasiado curtos ou demasiado longos.

O alumínio é um material alternativo para os reforços. Este material tem melhor dissipação de calor e rigidez do que outros materiais. O alumínio é mais caro, mas pode ser mais durável do que outros materiais.

Kapton

Ao trabalhar com PCB flexíveis, é necessário ter em conta os reforços no seu projeto. A adição de um reforço pode aumentar a resistência da soldadura e reforçar as ligações entre os componentes. Pode também ajudar a aliviar a tensão e a dissipar o calor. Na maioria dos casos, os reforços são colados no mesmo lado da PCB flexível que os componentes.

O FR4 e a poliimida são dois materiais habitualmente utilizados para os reforços. Estes materiais são baratos e podem proporcionar uma superfície plana à placa de circuito impresso flexível. Também oferecem uma excelente resistência à soldadura e podem fornecer o suporte necessário durante os processos de recolha e colocação.

A colocação dos reforços é importante porque devem ser instalados do mesmo lado que os componentes a montar. Isto também permite um acesso fácil às almofadas de soldadura. Embora os reforços sejam importantes, alguns clientes podem optar por ignorar completamente os reforços e utilizar uma estrutura FR-4 em vez de um suporte SMT.

FR4

Os reforços FR4 para PCBs flexíveis são uma excelente forma de manter e encaminhar PCBs flexíveis. Funcionam através da extensão de uma tira de material de reforço FR-4 numa matriz de PCB flexível. Isto ajuda o PCB flexível a manter a sua forma correcta e a evitar fissuras nas camadas condutoras. Para além de fornecerem suporte durante a montagem, estes dispositivos podem também atuar como dispositivos de dissipação de calor.

Os reforços FR4 podem ser fabricados numa variedade de materiais, incluindo aço inoxidável e alumínio. Os reforços em aço inoxidável são mais resistentes à corrosão, são mais adaptáveis e mais resistentes a uma vasta gama de condições de temperatura. Os reforços em aço inoxidável são normalmente finos, variando entre 0,1 e 0,45 mm.

Os reforços FR4 são adicionados a um circuito flexível como etapa final de fabrico. Podem ser aplicados com um adesivo sensível à pressão ou com um adesivo de fixação térmica. A escolha pode depender da utilização final, mas os reforços sensíveis à pressão são normalmente menos dispendiosos do que o adesivo térmico. Além disso, o adesivo térmico requer que o material flexível seja colocado numa prensa de laminação, que aplica calor para curar o adesivo.