Revestimento de Cobre em Sua PCB

Ninguém quer comprar um novo dispositivo eletrônico, apenas para vê-lo falhar uma semana depois. Eu tenho o mesmo monitor de tela plana há mais de cinco anos, e ele é provavelmente o dispositivo eletrônico mais resistente que já possuí. Se você ama designs confiáveis, então provavelmente presta atenção aos padrões da indústria projetados para melhorar a vida útil do dispositivo.

O revestimento de vias em uma PCB deve ser confiável o suficiente para que possa resistir a choques e ciclos térmicos. É aqui que os processos de revestimento se tornam críticos, e os novos requisitos de revestimento IPC 6012E especificam técnicas de revestimento que são projetadas para melhorar a confiabilidade das estruturas via-in-pad.

Estruturas de Revestimento de Cobre

Estruturas via-in-pad preenchidas requerem que os furos de via sejam revestidos de cobre para rotear sinais entre camadas em uma PCB multicamada. Esse revestimento se conecta a outros pads nas estruturas via-in-pad, bem como diretamente a um traço usando um pequeno anel anular. Essas estruturas são indispensáveis, mas são conhecidas por terem alguns problemas de confiabilidade sob ciclos térmicos repetidos.

As normas IPC 6012E recentemente adicionaram um requisito de revestimento de cobre envolvente para estruturas via-in-pad. O enchimento de cobre deve continuar ao redor da borda do furo da via e estender-se até o anel anular que circunda o pad da via. Esse requisito melhora a confiabilidade do revestimento da via e tem o potencial de reduzir falhas devido a rachaduras, ou devido à separação entre características superficiais e o furo da via revestido.

Estruturas de envolvimento de cobre preenchido aparecem em duas variedades. Primeiro, um filme contínuo de cobre pode ser aplicado ao interior de uma via, que então se estende sobre as camadas superior e inferior nas extremidades da via. Esse revestimento de cobre envolvente forma então o pad da via e o traço que leva à via, criando uma estrutura contínua de cobre.

Alternativamente, a via pode ter seu próprio pad separado formado ao redor das extremidades da via. Esta camada de pad separada conecta-se a traços ou planos de terra. O revestimento de cobre que preenche a via então se estende sobre o topo deste pad externo, formando uma junção de topo entre o revestimento de cobre preenchido e o pad da via. Alguma ligação ocorre entre o revestimento de preenchimento e o pad da via, mas os dois não se fundem e não formam uma estrutura contínua única.

Perfuração de furos de via em um PCB

Confiabilidade Sob Ciclagem Térmica

À medida que uma PCB é submetida a ciclos térmicos ao longo do tempo, a expansão volumétrica cria tensão compressiva ou de tração na camada de cobre envolvente, no material de preenchimento da via e nas interfaces do laminado. A quantidade de tensão depende de vários fatores, incluindo o gradiente de temperatura entre a placa e o ambiente, os coeficientes de expansão térmica de cada material envolvido e o número de camadas na placa.

A incompatibilidade dos coeficientes de expansão térmica dos materiais da placa é uma causa significativa de tensão na camada de cobre envolvente. Isso pode fazer com que a camada na via se rache e se separe da junção. A camada contínua de cobre envolvente também pode rachar no ângulo reto no final da via.

Uma vez que o interior da via se separa da junção, ou se a via racha na borda da camada de cobre envolvente, ocorre uma falha de circuito aberto na via. Mais falhas ocorrerão à medida que a placa se flexiona durante ciclos térmicos repetidos. Vias que terminam mais próximas à camada mais externa na placa têm muito mais probabilidade de fraturar sob ciclos térmicos, pois a placa naturalmente se flexiona em maior grau nessas camadas.

Apesar do potencial de falha nessas estruturas, a metalização envolvente de cobre ainda é mais confiável do que vias que não utilizam metalização envolvente de cobre. Esta camada extra de cobre envolvente proporciona uma integridade estrutural extra à metalização na parede da via, bem como aumenta a área de contato entre a metalização da via e o anel anular.

A visibilidade e estabilidade do cobre na sua placa são valiosas.

A integridade estrutural pode ser aumentada ainda mais adicionando uma metalização de botão sobre a metalização envolvente. Alguns fabricantes fazem isso por princípio. A metalização de botão também envolverá as bordas superior e inferior da via, assim como a metalização envolvente. A resistência à metalização é então removida, a via é preenchida com um epóxi, e a superfície é finalmente planarizada, deixando uma superfície lisa. Esta é, sem dúvida, a melhor maneira de maximizar a confiabilidade enquanto ainda se atende aos padrões IPC 6012E.

O revestimento compatível com IPC 6012E também pode ser facilmente aplicado a vias enterradas, desde que as vias enterradas sejam segmentadas em pilhas de camadas separadas. As pilhas de camadas internas podem ser revestidas com envoltório de cobre, assim como no caso de uma via passante. Essas vias em camadas internas podem ser revestidas da mesma forma que se faria com uma via passante. Cada pilha segmentada é revestida, a pilha final pode ser organizada usando um prepreg.

Movendo um Design para Fabricação e Manufatura

Ao enviar sua placa de circuito para fabricação e manufatura, você vai querer ter certeza de que possui o software disponível para transmitir com precisão as informações da sua placa de circuito e das peças. Seu processo de design não deve ser interrompido por ter que buscar um novo fornecedor ou encontrar um novo fabricante que possa trabalhar com suas instruções exatas. 

Usar uma boa lista de materiais pode permitir que você tenha instruções claras de peças para seus parceiros e fornecedores. Ter um software de design que se integre com arquivos de saída de manufatura e lista de materiais pode facilitar que seu design avance para a fabricação com facilidade e precisão. 

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