Impacto do Plugamento Improprío de Vias com Máscara de Solda na Integridade do Cobre e Estratégias de Mitigação

Parece não haver correlação direta entre vias de PCB plugadas com máscara de solda e cobre da via. No entanto, plugamento mal realizado pode levar a resultados destrutivos nas PCBs. Como tecnologia especial para impressão de estêncil, tecnologia de plugamento de via com máscara de solda desenvolve-se com aplicação e progresso constante de SMT (Surface Mount Technology). Plugamento de via apresenta as seguintes características:

• Entre todas as vias em PCBs, a maioria não precisa ser exposta, exceto vias de montagem de componentes, vias de dissipação térmica e vias de teste. Plugamento com máscara impede que fluxo ou pasta de solda seja exposto no lado do componente através das vias na etapa posterior de montagem, o que poderia causar curtos-circuitos. Além disso, pasta de solda pode ser economizada através da tecnologia de plugamento.
• Vias plugadas com máscara são compatíveis com requisito de SMT, impedindo que adesivo preso na superfície de componentes como CIs (circuitos integrados) flua através das vias.
• Tecnologia de plugamento proíbe fluxo, químicos ou umidade de entrarem no espaço estreito entre componentes BGA e placas, reduzindo risco de confiabilidade devido à dificuldade de limpeza.
• Às vezes, para atender demandas de linha de montagem automatizada, vácuo deve ser usado para absorver PCB para transporte ou inspeção. Portanto, vias devem ser plugadas com máscara para evitar vazamento de vácuo que poderia causar fixação frouxa.

Causas de Plugamento de Máscara de Solda Mal Realizado

Uma das causas está no plugamento incompleto ou insuficiente.

Plugamento incompleto ou insuficiente refere-se à situação quando não há óleo de máscara na parte superior da via enquanto há apenas um pouco na parte inferior.

Outro exemplo indica que há máscara no lado esquerdo da via enquanto um "furo de ar" expande-se para baixo ao longo da parede do furo a partir da abertura da via no lado direito. Ele então expande para o lado esquerdo da parede quando se aproxima da parte média da via, gerando uma seção transversal. O cobre da via quase quebra na interseção entre a seção transversal e o cobre da parede.

Causas de Quebra ou Afinamento do Cobre da Via

Uma vez que plugamento incompleto ocorre, solução de micro-gravação ou solução ácida pode fluir para a via em processo posterior de fabricação. Vias são geralmente pequenas com diâmetro menor que 0,35 mm. Com plugamento ocorrendo, nenhum ou pouco óleo de máscara resta para tendagem na abertura da via enquanto há máscara no meio ou no fundo, de modo que não há passagem para soluções dentro das vias. Soluções só ficam escondidas na interseção da máscara e parede da via, incapazes de ser eliminadas, o que finalmente causa quebra ou afinamento do cobre da via.

Danos Resultantes de Quebra ou Afinamento do Cobre da Via devido a Plugamento Mal Realizado

• a. Quando o cobre fica tão fino no lado interno da via, a resistência chegará ao nível de miliohm. Falha em ser detectada com método de medição de dois fios, de modo que produtos defeituosos não são expostos. Se teste elétrico falha em expor afinamento, o cobre fino será rompido devido a operação de alta temperatura e expansão no eixo Z na fase de PCBA (montagem de PCB) contendo soldagem. Como resultado, produtos eletrônicos sofrerão implementação insuficiente de funções ou se tornarão instáveis em uso a longo prazo. Cobre fino sem quebra total não é detectado por métodos comuns incluindo AOI, AXI e inspeção visual. Uma vez descoberto, todos os produtos do mesmo lote serão sucateados, causando grande perda.
• b. Quanto a quebra de cobre ou quebra circular, fabricantes podem encontrá-la através de teste elétrico. No entanto, há questão de que gravação de cobre por solução de micro-gravação é processo longo que não será gerado até chegar ao estágio do cliente. Significa que quebra de cobre só pode ser encontrada por clientes que sentem estado instável dos produtos. Por exemplo, quando clientes encontram tela preta ou travamento, pode resultar de quebra de cobre.

Soluções

a. Perspectiva de Projeto de Engenharia

Após departamento de engenharia de fábrica receber arquivos de projeto, abertura de via de plugamento e seu requisito devem ser focados. Geralmente, abertura de via de plugamento deve ser abaixo de 0,35 mm e não deve ser muito grande, pois aberturas grandes tendem a tornar plugamento incompleto mais facilmente. Embora clientes exijam plugamento, geralmente não definem regulamentos específicos sobre plenitude. Conforme regulamentos IPC, plenitude não foi especificamente definida. Baseado no requisito da maioria dos fabricantes e minha experiência de anos, acredito que o ideal é plenitude superior a 75%.

b. Perspectiva de Melhoria da Tecnologia de Plugamento

Até agora, a indústria de PCB domina os seguintes tipos de tecnologias de plugamento de via com máscara:

• Tecnologia #1: Plugamento de via → Impressão de máscara (folha de alumínio participa no plugamento e placa de exaustão é usada)
• Tecnologia #2: Plugamento ocorre com impressão de óleo de máscara ao mesmo tempo.
• Tecnologia #3: Plugamento com resina → Impressão de máscara
• Tecnologia #4: Acabamento superficial → Plugamento de via

Quanto à plenitude, a primeira e terceira tecnologia são sugeridas pois ambas contribuem para alta plenitude. No entanto, sofrem de processos complicados com folha de alumínio e placa de exaustão. Além disso, duas ou mais impressoras são necessárias para impressão síncrona e cura da placa leva mais tempo.

Tecnologia #2 apresenta alta eficiência de fabricação, mas é difícil controlar plenitude. Não é sugerida porque baixa plenitude causará cobre fino ou quebra, conforme discussão anterior.

Tecnologia #4 não é usualmente aplicada, então não será discutida.

c. Questão de Abertura de Via Exposta em Teste Elétrico

Inspeção de abertura de via indica se plugamento incompleto ocorre com cobre fino ou quebra gerada. Como discutido, teste elétrico raramente detecta cobre fino, mas explora quebra circular. Se vias abertas são exploradas durante teste, pode-se verificar se resulta de cobre de deposição química, galvanoplastia ou plugamento mal realizado. Com causa explorada, medidas correspondentes podem ser listadas.

d. Perspectiva de Qualidade de Máscara ou Resina

Teste tecnológico deve ser implementado em novo óleo de máscara para plugamento e resina para que qualidade seja garantida. Então, devem participar em teste de lote pequeno para verificar performance e qualidade. Como retratado, baixa qualidade de óleo ou resina levará a problemas, como furo de ar. Quando solução de micro-gravação entra no furo, cobre será lentamente corroído com cobre fino ou quebra. Qualidade nunca deve ser comprometida por baixo custo.

Aplicação de máscara desempenha papel chave na fabricação de PCB e plenitude de plugamento é significativamente importante porque preocupa aparência dos produtos e correlaciona-se com qualidade do cobre da via devido a plugamento incompleto. Como resultado, atenção extraordinária deve ser paga à administração prática. Especificamente, procedimentos regulamentados devem ser seguidos; administração de fabricação refinada; padrões de inspeção clarificados para que plenitude seja totalmente garantida.

Recursos Úteis

• Máscara de Solda e Suas Dicas de Projeto
• Requisito de Projeto de PCBs SMT: Configurações de Conexão Pad-Trilha, Furos Passantes, Ponto de Teste, Máscara e Silk-screen
• Influência na Uniformidade de Espessura de Máscara por Design de Cama de Pregos em Silk-screen
• Medidas Eficazes para Melhorar Tecnologia de Fabricação de Via Plugada com Máscara