Os produtos e componentes elétricos e eletrônicos modernos são caracterizados por tecnologias de ponta e oferecem aos usuários funções e serviços impensáveis há apenas alguns anos. Mas, apesar da tecnologia e da fabricação de ponta, erros e falhas em produtos e componentes elétricos e eletrônicos ocorrem repetidamente na prática, o que nos trouxe ao tópico de hoje: análise de falhas em PCBs!
As razões para isso são múltiplas e vão desde design inadequado até baixa qualidade do material e especificações de fabricação imprecisas. Infelizmente, porém, erros e falhas em produtos elétricos e eletrônicos muitas vezes não são apenas um inconveniente, mas podem vir acompanhados de riscos consideráveis para as pessoas e o meio ambiente.
O que é uma análise de falha de PCB
O termo análise de falhas de PCB representa uma investigação abrangente das causas que levaram à falha de um produto ou componente. Utilizando uma ampla gama de técnicas e métodos de teste, engenheiros de teste identificam e avaliam as causas específicas da falha de um produto ou componente.
Uma vez determinada a causa, medidas podem ser tomadas para modificar ou redesenvolver o produto para evitar falhas futuras. Alguns métodos de análise de erros também podem ser usados na fase de protótipo para detectar possíveis erros precocemente e corrigir deficiências antes do lançamento do produto.
Por que a análise de falhas de PCB é importante
Falhas em produtos têm uma série de consequências para os fabricantes de produtos e componentes elétricos e eletrônicos. Produtos que não funcionam como prometido podem levar à decepção dos usuários e prejudicar a reputação da empresa como fabricante de produtos de alta qualidade. No entanto, falhas em produtos também podem levar a recalls de produtos dispendiosos e demorados, além da publicidade negativa associada.
Na pior das hipóteses, falhas no produto colocam pessoas e propriedades em risco, causando ferimentos ou até mesmo a morte. A análise de falhas ajuda os fabricantes a melhorar a qualidade e a segurança de seus produtos e a reduzir o risco de falhas futuras em dispositivos semelhantes.
O que a tecnologia MOKO pode fazer pelo seu PCB
Para Análise de Falhas, oferecemos uma gama completa de serviços de teste para produtos e componentes elétricos e eletrônicos. Além da análise de falhas, também oferecemos os seguintes serviços de teste:
Testes de revestimento/tecnologia de película fina
– incluindo determinação da composição química, espessura da camada, orientação e qualidade do revestimento, bem como testes de adesão.
Testes de placas de circuito impresso – por exemplo, determinação da espessura e homogeneidade da camada de galvanização, testes de delaminação e testes de resistência ao calor da solda
Teste de produto
– por exemplo, testes de radiação para determinar a condição estrutural ou para determinar defeitos internos, caracterização elétrica por testes de curva, teste de dye-and-pry em uma matriz de grade de esferas (BGA) e conexões, e investigação de soldabilidade.
Testes de confiabilidade e segurança operacional, incluindo investigações após mudanças de temperatura e testes de choque, testes de umidade e testes de névoa salina.
Análise de superfície
– espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS) e microscopia de força atômica (AFM) e outros métodos
Análise térmica usando Calorimetria Varredura Diferencial (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA) e Análise Termomecânica (TMA) e outros métodos.
Análises químicas
– incluindo espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS), espectroscopia de infravermelho por transformação de Fourier (FTIR) e cromatografia gasosa com acoplamento de espectrometria de massa (GC-MS).
Ensaios mecânicos, incluindo ensaios de tração, ensaios de fadiga e ensaios de vibração.
Testes de compatibilidade eletromagnética (EMC)
– no que diz respeito às emissões de linha e radiação, bem como à imunidade.
Trincas na metalização de placas de circuito impresso
Problema: Falha no módulo eletrônico
Solução: Corte transversal metalográfico
Resultado: Trincas na metalização da Via
Contatos Flip-Chip
Exemplo do Projeto HTM
Contatos flip-chip após teste de óleo,
13346, NiAu/SbSn/PdAg,
2000 horas a 200 °C
Depósitos em placas de circuito impresso
Investigação de depósitos
Métodos: Resultados do FTIR:
Carboxilatos (sais de ácidos carboxílicos,
especificamente ácido adípico (ácido hexanóico) e IC
Investigação de depósitos
Método: REM e EDX
Bondabliftber
Análise de falhas de placas de circuito impresso multicamadas
Problema: Um sensor em uma placa de circuito impresso com estresse térmico não tem mais contato elétrico
Solução: Corte transversal metalográfico
Resultado: Um contato Wedge-Bond foi levantado
Causa: Rachaduras entre o PCB e o Gloptop resultaram em estresse mecânico.
Contaminação
Descrição:
Contaminação e corrosão na superfície de cobre causaram problemas na estanhagem deste olhal de solda. Além disso, defeitos (áreas brilhantes) são visíveis na superfície de cobre, nas quais o material de base brilha (a espessura da camada de cobre é muito fina). Erro inaceitável, pois pode ocorrer falha na soldagem no processo de soldagem posterior.
Causas/trabalho corretivo:
• Defeito elétrico de fabricação do fabricante
A cratera em um componente
Camada de ouro
Descrição:
Erros no processo de galvanoplastia. Nas áreas marcadas, muito pouco ouro foi depositado galvanicamente. A camada subjacente (Ni) apresenta os primeiros sinais de corrosão. Erros intoleráveis, como erros de soldagem, podem ocorrer no processo de soldagem.
Causas/trabalho corretivo:
• Processo de galvanoplastia deficiente
• Preparação da placa de circuito impresso (limpeza, subcamadas) deficiente
Camada de ouro defeituosa
Formação de nós
Descrição:
Formação de nós na camada de barreira de níquel sob a superfície de ouro. Devido à distribuição desfavorável da corrente no processo de galvanoplastia, muitos nódulos se formaram na camada intermediária (veja a imagem inferior, corte) que se projetam através da camada de ouro. Na visão geral, esses nódulos são claramente visíveis. Esta placa de circuito não deve ser usada, pois problemas de soldagem ou contato são esperados.
Causas/trabalho corretivo:
Processo de galvanoplastia com deficiência de meio de camada de Ni rompe a camada superior de ouro
Formação de nós
Interrupção
Descrição:
Interrupção de um traço. Devido a erros no processo galvânico durante a produção da placa de circuito impresso (processo subtrativo), parte do traço foi corroído. Este erro é um indício de falhas na fotorresistência. Erro de fabricação.
Erros de galvanoplastia na produção do PCB
Erro no processo/fotorresistência do fabricante
Interrupção parcial
Descrição:
Mesma conexão mostrada acima, porém, o traço não está completamente separado. Embora a função elétrica seja fornecida, problemas com o funcionamento da placa de circuito impresso podem ocorrer posteriormente sob condições de carga elétrica.
Defeitos de galvanoplastia em Produção de PCB
Erro no processo/fotorresistência do fabricante
Interrupção parcial da trilha de um condutor
Inclusão de partículas estranhas
Descrição:
Inclusão de uma partícula estranha nos traços. Provavelmente se trata de fibra de vidro do material base. Como essa inclusão reduz a espessura do traço, esse erro não é aceitável.
Causas/trabalho corretivo:
Falha na fabricação de PCB
Superfície de tinta irregular
Causas/trabalho corretivo:
• Máscara de cobertura inadequada
• Contaminação de superfícies na placa de circuito impresso
• Carga de calor na tinta deficiente
Causas/trabalho corretivo:
• Erros no processo de revestimento da tinta
• Decapagem do verniz deficiente
Descrição:
Deslocamento do revestimento em comparação com sua posição ideal. Este erro mais comum tem uma influência muito grande na qualidade da solda posterior, pois (como mostrado na imagem) as superfícies molháveis podem ser significativamente reduzidas ou completamente obscurecidas. Erro intolerável.
O deslocamento do revestimento de cobertura
Descrição:
Deslocamento do revestimento em comparação com sua posição ideal.
Causas/trabalho corretivo:
Erros no processo de revestimento da tinta
Decapagem do verniz deficiente
Erro relacionado ao layout (exposição)
Inclusão
Descrição:
Inclusão de partículas indefinidas sob a tinta. Curtos-circuitos (inclusões eletricamente condutivas) serão causados por este erro.
Causas/trabalho corretivo:
Erro de fabricação do fabricante
Contaminação do material de base não revestido
Defeitos
Descrição:
Falhas parciais no revestimento, espessura irregular da camada de revestimento. Este erro só pode ser observado em processos de fundição. Devido à distribuição irregular da tinta na placa de circuito impresso, também houve defeitos (ausência completa de tinta). Condutores descobertos podem causar corrosão, o que pode afetar o comportamento elétrico do conjunto.
Causas/trabalho corretivo:
Processo de pintura deficiente
O verniz de cobertura usado não é adequado
A superfície do material de base não é plana, a má distribuição da tinta
Defeitos no revestimento
Descrição:
Mau funcionamento da tinta diretamente sobre um traço. No processo de soldagem, existe o risco de formação de pontes entre o olhal de solda e a superfície molhável do traço. Esse fenômeno se deve principalmente às impurezas das áreas subjacentes da placa de circuito impresso. Retrabalho é necessário.
Causas/trabalho corretivo:
Impurezas (gorduras) do PCB
Erros no processo de pintura que levam a defeitos parciais
efeitos mecânicos na tinta (reflexão da tinta)
Rachaduras
Descrição:
Trincas (microtrincas) na superfície da máscara de proteção contra solda. Erros no processamento da máscara de proteção (tensões, abaulamento do material de base) criam rachaduras na superfície da tinta. O principal problema é a penetração subsequente de umidade devido à corrosão nas superfícies da escada. A corrosão é particularmente problemática para condutores que fluem corrente, pois as migrações elétricas afetam fortemente a resistência do isolamento.
Causas/trabalho corretivo:
Tampa de parada de solda com defeito
cargas mecânicas levam a rachaduras na pintura
Falha ao processar a tinta
Rachaduras na tinta
Descrição:
A mesma conexão acima, no entanto, as rachaduras foram induzidas mecanicamente aqui, por exemplo, por influências de transporte.
Causas/trabalho corretivo:
Manuseio inadequado da placa/montagem de circuito impresso
Laca de cobertura não resistente a cargas mecânicas
Descolamentos, rugas
Descrição:
Descolamentos e rugas ao redor de dois contatos passantes preenchidos com solda. A carga térmica no processo de soldagem, aliada a um projeto de layout inadequado (a tinta está muito próxima do contato passante), levou às remoções de tinta mostradas.
