Como podemos garantir a qualidade do seu PCB – parte 3

Garantia de qualidade – Análise microseção 

Introdução

Microseção ou análise transversal é um procedimento de teste da amostra destrutivo, utilizado em toda a indústria de fabricação de PCB. Fazemos microsecções regulares cada dia, o que nos permite ver o interior do PCB e fazer medições precisas para verificar os nossos processos de produção e de confirmar a qualidade dos PCB acabados.

Usamos a microseção para verificar a qualidade de:

  •          material base PCB
  •          estrutura interna de placas multicamadas
  •          chapeamento de furos metalizados
  •          espessura e registo de condutores externos e internos
  •          cobertura mascara de solda
  •          espessura de acabamento

Procedimento da Microseção

  1.     Selecione o PCB adequado ou cupom de ensaio de controle de qualidade
  2.     Corte um pedaço da amostra
  3.     Incorpore a amostra em resina
  4.     Moer para obter uma superficie plana
  5.     Polir e retirar resina se necessário

Verificação multicamadas

Verificamos a estructura do PCB de camadas múltiplas, a espessura dos núcleos, folhas de cobre e de pré-impregnados, e a eficácia do processo de colagem. Também procuramos por quaisquer defeitos no laminado após o stress térmico (delaminação, bolhas, vazios ou rachaduras, etc.)

Inspecionamos o cobre interno nos buracos. A imagem seguinte mostra o mesmo PCB que a última imagem quando medimos o registro do buraco com as camadas internas de cobre, vemos que há algum desalinhamento (neste caso, dentro da tolerância). Também usamos um cupão de teste especial na produção de todos os painéis multicamadas para confirmar a posição dos furos em relação às (já imprimidas) camadas interiores.

Deve sempre existir uma ligação sólida entre a parede do orifício chapeado e a camada interior de cobre, como mostrado na imagem seguinte. Pontos de conexão pobres ou quebrados apontam para problemas na perfuração ou na limpeza da parede do buraco. Uma conexão interna quebrada numa uma placa acabada deve ser detectada pelo teste elétrico.

Chapeamento interno de buraco

Fazemos 5 medições não-destrutivas da espessura do cobre chapeado nos buracos em cada painel de produção. Acrescentamos a estas medições, micorseções regulares para obter mais informações sobre a qualidade do processo. Para isso, usamos um cupão de teste que colocamos em todos os painéis de produção.

A espessura do chapeamento é a média das seis medidas feitas, três de cada lado do buraco.

A nossa tolerância padrão para furos de componentes é de +/- 0,1 mm. Medimos os diâmetros de furos acabados na inspeção final, utilizando um medidor cônico. A microseção corrobora esta medição e fornece informações mais detalhadas sobre a qualidade dos nossos processos. A imagem seguinte mostra a largura real de um buraco chapeado com diâmetro nominal de 250 microns.

Espessura do Cobre

Camadas interiores

As camadas interiores não são chapeadas, por isso a espessura de cobre é aquela da folha de cobre utilizada. No entanto, algum cobre é perdido durante os processos de limpeza. O IPC A 600 Classe 2 standard dá os seguintes valores para a espessura mínima aceitável de cobre após o processamento:

Cobre inicial Espessura mínima de cobre após processamento
12 µm 9,3 µm
18 µm 11,4 µm
35 µm 24,9 µm
70 µm 55,7 µm

Esta imagem mostra a espessura de cobre após o processamento para uma camada interna com 35 mm início de cobre:

Camadas externas

As camadas exteriores são chapeadas quando chapeamos através dos furos, de modo que a espessura de cobre final é a folha de cobre inícial menos qualquer cobre perdido durante a limpeza mais o cobre do chapeamento. IPC A 600 Classe 2 dá a espessura mínima aceitável de cobre após o processamento:

Cobre inicial  Espessura minima do cobre após processamento
12 µm 29,3 µm
18 µm 33,4 µm
35 µm 47,9 µm
70 µm 78,7 µm

Esta imagen de microsecção mostra a espessura da camada exterior com 18 µm de cobre inicial

Também podemos medir separadamente a espessura da base do cobre e de cobre chapeado. A folha de cobre de base, neste caso, é de 12 microns.

Solder mask (mascara de solda)

A espessura mínima do soldermask ao longo dos condutores de cobre deve ser de 8µm.

Revestimento de superfície

Para o ouro sobre níquel (ENIG ou Che Ni / Au) só podemos usar a microseção para medir a espessura de níquel (como pode ver na foto) pois a espessura de ouro é inferior a 0,1 µm. Para a medição da espessura do ouro e prata em Imersão usamos medições de raios-X não-destrutivas.

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