Placas de circuito - progresso impresso
Os PCBs multicamadas da Graphic Plc, sul da Inglaterra, estão trabalhando hoje controlando usinas de energia e salvando vidas em equipamentos médicos. A qualidade desses elementos críticos é controlada com o novo FISCHERSCOPE XDAL® 237 SDD.
Computadores com mais poder de processamento do que aqueles usados para a missão à lua - naquela época, gigantes que enchiam várias salas - agora cabem perfeitamente no seu bolso: os smartphones de hoje. No entanto, a ciência da miniaturização é quase tão antiga quanto o próprio campo da eletrônica. E, em grande parte, ele deve seu sucesso à disponibilidade de placas de circuito cada vez menores.
Um dos fabricantes de PCB mais antigos e ativos do mundo é a Graphic Plc. A empresa foi fundada por Rex Rozario, um protegido de Paul Eisler, o inventor da placa de circuito. Nos últimos 50 anos, a Graphic Plc testemunhou - e ajudou a moldar - a evolução da indústria desde as primeiras PCBs de um lado até a tecnologia de interconexão de alta densidade de hoje: a PCB ultracompacta.
Esses PCBs multicamadas de Devon, no sul da Inglaterra, estão trabalhando hoje controlando usinas de energia, salvando vidas em equipamentos médicos e conectando milhões de pessoas em todo o mundo por meio de satélites. A Graphic Plc se tornou conhecida produzindo essas placas de circuito de missão crítica e seus clientes são, em sua maioria, usuários avançados. Uma indústria particularmente dependente de eletrônicos altamente confiáveis é a aviação, e é por isso que vários dos principais fabricantes de aeronaves são fornecidos pela Graphic Plc.
Se isso acontecer no meio do voo, uma falha na eletrônica pode custar vidas. Por esse motivo, os PCBs de alta tecnologia exigem revestimentos de alta qualidade. Aqui, Graphic Plc depende do processo ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold), no qual as trilhas do condutor de cobre são quimicamente revestidas com uma camada de níquel de 3–6 µm de espessura; além disso, um revestimento de ouro de 50–100 nm é depositado por meio de um processo de imersão. Os PCBs revestidos desta forma têm excelentes propriedades condutoras e longa vida útil antes da montagem.
Resultados ainda melhores são alcançados com uma camada intermediária de paládio entre o níquel e o ouro: ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold). Este acabamento avançado produz uma superfície de contato ideal para ligações de fios de ouro e alumínio de alta confiabilidade.
A nova face da garantia de qualidade
Para garantir juntas de solda confiáveis e boas propriedades de armazenamento, as espessuras das diferentes camadas de material devem ser perfeitamente coordenadas. Graphic Plc é um conhecido fabricante de PCBs de missão crítica. Isso significa que as expectativas de qualidade são correspondentemente altas. “A Fischer fornece tecnologia de medição com a precisão de que precisamos para garantir que nossos produtos sejam da mais alta qualidade”, afirma Paul Comer, Diretor Técnico da Graphic Plc.
A Graphic Plc também valoriza a confiabilidade dos instrumentos Fischer. Nos últimos 20 anos, um sistema XDL® foi usado na sede da empresa em Devon. E com uma boa manutenção, teria continuado a fornecer um serviço excelente em garantia de qualidade. Mas agora as normas mudaram.
Os usuários avançados não precisam apenas de PCBs muito confiáveis, mas também de outros muito homogêneos. Para que todas as etapas subseqüentes funcionem da maneira mais uniforme possível, as placas de circuito impresso devem ser o mais semelhantes possível. É por isso que em 2017 o novo padrão IPC 4552 regulamentou o processo ENIG de forma muito estrita: a camada de ouro pode ter apenas entre 40 e 100 nm de espessura.
Somente nessas condições estritas fica claro o quão importante é a poderosa tecnologia de medição.
Para garantir que os limites da norma especificados de 40 e 100 nm sejam atendidos em todos os momentos, o processo de revestimento visa limites ainda mais estreitos, por exemplo, 55 e 85 nm. A largura desta “distância de segurança” depende da consistência do processo de revestimento. Quanto mais varia a espessura do revestimento, maior deve ser a distância de segurança para garantir que as especificações da norma sejam observadas. Como regra, uma distância de 3 desvios padrão é selecionada.
No entanto, o desvio padrão medido não depende apenas do processo de revestimento em si - a tecnologia de medição também desempenha um papel crítico. Se um dispositivo não for suficientemente preciso, o desvio padrão será alto, mesmo com um processo de revestimento muito consistente.
Por esse motivo, a nova norma torna necessário monitorar a qualidade das placas de circuito impresso com dispositivos de fluorescência de raios X com detectores semicondutores como o detector de desvio de silício (SDD). Os tubos contrários proporcionais anteriormente comuns não são mais precisos o suficiente para monitorar este processo de revestimento estritamente regulamentado.
Feito sob medida para a indústria
Ciente dessa atualização do padrão, a Fischer desenvolveu seu mais novo dispositivo de fluorescência de raios X, o XDAL® 237 SDD , que foi lançado no final de 2016. Esta versão SDD do instrumento testado e comprovado torna o manuseio grande e flexível placas de circuito simples e fáceis, e permitem a análise de camadas de apenas 100 nm de espessura.
Um dos primeiros aparelhos da nova série foi colocado em operação pela Graphic Plc em dezembro de 2016. Antes da entrega, o sistema era pré-configurado e customizado. Graças à longa experiência de Fischer com os aplicativos e produtos da Graphic, foi uma combinação imediata. “Este instrumento feito sob medida se encaixa perfeitamente em nosso processo de garantia de qualidade e nos ajuda a otimizar nossa produção”, explica Paul Comer.
Mas embora a implementação esteja completa, Graphic Plc e Fischer ainda estão trabalhando juntas. Paul Cave, gerente de aplicativos sênior da Fischer, continua apoiando a Graphic Plc em suas tarefas de medição. O objetivo comum é acompanhar as mudanças de requisitos para o futuro.
Paul Comer, Diretor Técnico da Graphic Plc
