Figura 1 – Encontro do consórcio AREA em Binghantom nos Estados Unidos.
Consórcio Tecnológico – AREA Consortium
O modelo de operação do Laboratório da Universal Instruments compreende um Consórcio Tecnológico, que atua em pesquisa tecnológica em áreas específicas, de interesse das empresas associadas. Tem como objetivo a compreensão detalhada de cada etapa do processo de manufatura eletrônica, bem como a geração de conhecimentos específicos para projetos de desenvolvimento de novos produtos e processos eletrônicos
O foco das ações do Consórcio está na Pesquisa Aplicada para processos e na confiabilidade, com ênfase em características dos materiais, comportamento mecânico, efeitos do design, variáveis de processo, robustez e garantia da qualidade, gerando como resultados ferramentas para otimização do projeto eletrônico, seleção de materiais, desenvolvimento de processos e testes, combinando e otimizando aspectos de qualidade, confiabilidade e custos.
Dentre as principais áreas de pesquisa do “AREA Consortium”, que são de interesse direto do LABelectron, destacam-se:
- Montagem com solda sem chumbo
- Protocolos e Aceleração para Ciclagem Térmica
- Montagem com solda mixta
- Montagem e confiabilidade de PoP (Encapsulamento sobre Encapsulamento)
- Seleção e teste de materiais para PCI
- Montagem MLF (Micro Quadro de Terminais) / QFN (Quad Flat Pack sem ternimais
- Aplicação de Underfill em Componentes
- Montagem e aplicação em Flip Chip
- Montagem no flow de Flip Chip
- Protocolos de Teste do acabamento superficial das ilhas de teste: controle do processo e investigação do produto
- Protocolos e procedimentos de testes mecânicos
- Montagem de Interfaces térmica
Resultados do Encontro
Durante o evento foram apresentados trabalhos nas áreas de montagem e confiabilidade de placas eletrônicas. Os temas desenvolvidos relacionados à montagem de placas eletrônicas foram:
- Montagem PoP (Package on Package) com vias através do molde
- Uso de Fluxo Epóxi
Em relação à montagem PoP, foi apresentado em detalhes um fluxo de processo capaz de montar com qualidade este tipo de componentes, que possuem vias através do molde polimérico, conforme mostra a Figura 2. Entre as questões críticas estão a deformação dos componentes durante o seu aquecimento, o ciclo térmico e o processo de imersão dos terminais em fluxo ou em pasta de solda.
Figura 2 – Esquema apresentando uma montagem do tipo PoP com vias através do molde. A seta indica o local mais crítico de interconexão. [Roggeman, 2011]
O segundo tema apresentou resultados obtidos utilizando um novo material, conhecido como fluxo epóxi. Este tipo de fluxo possui em sua composição uma resina epóxi não curada, que adere aos terminais de componentes do tipo BGA, CSP ou Flip-Chip e cura durante o processo de refusão. Após a refusão, o material confere resistência mecânica ao terminal, substituindo o Underfill.
Confiabilidade de Placas Eletrônicas
Os temas de destaque apresentados relacionados à confiabilidade de placas eletrônicas foram:
- Creep Corrosion
- Efeitos da variação da amplitude do ciclo em ensaios de fadiga
Creep corrosion, apresentada na Figura 3, é um fenômeno relacionado à presença de resíduos iônicos na superfície da placa, onde mesmo sem a aplicação de corrente elétrica, ocorre a migração de átomos metálicos sobre a máscara de solda podendo, com o tempo, ocasionar defeitos do tipo curto.
Figura 3 – À esquerda imagem mostrando placa sem apresentar creep corrosion, à direita imagem onde o processo de migração já iniciou. [Liang, 2011]
Já em relação aos ensaios de fadiga, foi apresentado como a lei de Miner (tradicional lei de fadiga) não prevê corretamente a vida útil de juntas de solda em ambientes de estresse variado. Um modelo de previsão de vida para variações dos níveis de estresse está sendo desenvolvido.
Neste encontro também foram selecionados temas para desenvolvimento no ano de 2012. O LABelectron irá participar diretamente de dois deles:
- Desenvolvimento de uma base de dados de ensaios de confiabilidade em componentes eletrônicos;
- Desenvolvimento de procedimentos de testes para suporte ao projeto para a confiabilidade.
O primeiro tema envolve a geração de uma base de dados aberta aos membros do consórcio com dados de ensaio de vida acelerado realizados desde 2006. Estima-se que esta base de dados deve englobar até 1000 diferentes componentes, com características diferenciadas de encapsulamento e interconexão. Esta base de dados terá como função orientar o projetista na seleção dos encapsulamentos, bem como nas características da placa como: geometria da ilha de solda, substrato e acabamento superficial.
O segundo tema visa à divulgação dos métodos empregados na realização de ensaios acelerados, bem como técnicas de análise, pelo APL (Laboratório de Processos Avançados). A participação do LABelectron neste tema irá garantir o uso das melhores práticas para planejamento e execução de testes de vida acelerado pelo grupo de confiabilidade.
A participação da Fundação CERTI no consórcio AREA já está começando a produzir frutos e a trazer conhecimento avançado em processo e confiabilidade de placas eletrônicas, contribuindo diretamente com o objetivo de se tornar um laboratório-fábrica de excelência na manufatura de placas eletrônicas em pequenas séries, com qualidade e confiabilidade.
Para maiores informações sobre as ações em desenvolvimento no âmbito com consórcio, ou caso sua empresa possua alguma demanda relacionada aos tópicos abordados neste artigo, entre em contato com:
- Engº José Carlos Boareto, coordenador da área de Introdução de Novos Produtos do LABelectron ( Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você deve habilitar o JavaScript para visualizá-lo. ou 48-3954-3027).