Em qualquer PCBA (Impresso Circuit Board Set), as juntas de soldadura desempenham um papel crucial: servem não só como ligações elétricas entre os componentes e a placa de circuito, mas também como suportes físicos. Não é exagero dizer que a qualidade da soldadura é a base da funcionalidade e fiabilidade do PCBA. A soldadura é um dos processos mais importantes e críticos no fabrico de PCBA, e a sua qualidade determina diretamente se o PCBA pode funcionar corretamente. No entanto, vários fatores durante o processo de soldadura podem levar a defeitos, que estão entre os problemas mais comuns identificados durante os testes de PCBA. Portanto, no sistema de testes PCBA, a inspeção e a gestão da qualidade da soldadura são essenciais para garantir a qualidade do produto.

Porque é que os testes de PCBA dão tanta ênfase à qualidade da soldadura? Isto decorre do impacto direto dos defeitos de soldadura no desempenho e fiabilidade do PCBA:

Falha de ligação (junta de solda fria/circuito aberto): as juntas de solda não conseguem formar ligações elétricas eficazes, levando ao mau funcionamento do circuito.

Ligação não intencional (ponte de solda/curto-circuito): formam-se pontes de solda entre diferentes juntas ou pistas de solda, provocando curtos-circuitos que podem danificar os componentes ou resultar em erros funcionais.

Má ligação (soldadura fria/soldadura insuficiente): juntas de solda fracas ou resistência excessiva podem causar atenuação do sinal, ligações instáveis ​​ou mesmo fraturas sob vibração ou alterações de temperatura.

Defeitos internos de solda (vazios): particularmente nas bolas de solda de pacotes BGA, os vazios podem comprometer a resistência mecânica e o desempenho térmico, criando riscos ocultos.

Fiabilidade reduzida: os defeitos de soldadura são a principal causa de falhas prematuras de PCBA ou problemas intermitentes durante a operação.

Detetar estes defeitos de soldadura é um dos principais objetivos dos testes de PCBA. A qualidade da soldadura é determinada diretamente pelo nível de controlo do processo de soldadura durante o fabrico do PCBA. Portanto, a inspeção da qualidade da soldadura é integrada em várias fases do teste PCBA.

Para inspecionar a qualidade da soldadura em PCBA, são normalmente empregues um ou mais dos seguintes métodos de ensaio ou inspeção:

Inspeção da pasta de solda (SPI): realizada após a impressão da pasta de solda, mas antes da colocação do componente. O SPI verifica o volume, a forma, a posição e a espessura da pasta de solda. Uma vez que a maioria dos defeitos de soldadura tem origem na impressão de pasta de solda de baixa qualidade, o SPI é o primeiro passo crítico na prevenção de defeitos de soldadura durante o fabrico de PCBA.

Inspeção ótica automatizada (AOI): realizada após soldadura por refluxo. A AOI utiliza câmaras de alta velocidade para captar imagens de PCBA e emprega algoritmos para inspecionar a aparência da junta de soldadura e o posicionamento dos componentes (por exemplo, polaridade, posição, componentes em falta ou desalinhamento). Pode detetar problemas como solda excessiva/insuficiente, pontes ou juntas de solda frias (por vezes manifestadas como morfologia anormal da junta de solda). O AOI é um método eficiente para a inspeção em lote de defeitos de soldadura após o fabrico de PCBA.

Inspeção por raios X: essencial para embalagens como BGA e QFN, onde as juntas de soldadura estão escondidas sob os componentes. A inspeção por raios X pode "ver através" dos componentes para examinar a forma da esfera de solda, os vazios internos, as pontes e as condições de soldadura dos pinos. Oferece vantagens únicas para detetar defeitos de soldadura invisíveis e é normalmente utilizado na fabricação de PCBA complexos ou de alta fiabilidade.

Teste em circuito (ICT): utiliza sondas para contactar pontos de teste no PCBA para realizar testes em circuito aberto/curto-circuito e medir parâmetros elétricos de componentes. O ICT identifica eficazmente curto-circuitos causados ​​por pontes de solda e aberturas causadas por juntas de solda frias ou solda em falta. Verifica eletricamente a exatidão das ligações resultantes da fabricação de PCBA.

Teste funcional (FCT): valida a funcionalidade do PCBA simulando as condições de funcionamento e os sinais de entrada do mundo real. Algumas juntas de solda fria ou ligações deficientes podem parecer normais em testes estáticos ou à temperatura ambiente, mas manifestam-se como falhas intermitentes ou avarias durante o FCT sob energia, calor ou vibração. O FCT ajuda a descobrir estes problemas funcionais latentes causados ​​pela qualidade da soldadura.

Inspeção visual manual: embora menos eficiente e sujeita a fatores humanos, os inspetores experientes podem ainda identificar determinados defeitos de soldadura em áreas críticas ou complexas, servindo como suplemento às inspeções automatizadas.

Detetar problemas de qualidade de soldadura é apenas o primeiro passo; uma gestão eficaz e a melhoria contínua são cruciais para reduzir a recorrência:

Registo e classificação precisos de defeitos: estabeleça uma base de dados detalhada de defeitos para documentar os tipos, locais, quantidades e fases de deteção de defeitos (AOI, raio X, ICT, FCT, etc.). A classificação adequada auxilia a análise subsequente.

Retrabalho e novos testes normalizados: retrabalho profissional de defeitos de soldadura detetados. O processo de retrabalho deve seguir rigorosamente as especificações, utilizando ferramentas e materiais adequados para evitar danos secundários. Os PCBA retrabalhados devem ser testados novamente para confirmar a resolução e a ausência de novos problemas.

Análise de Causa Raiz (RCA): realize uma análise aprofundada dos defeitos de soldadura de alta frequência ou críticos para identificar as suas verdadeiras causas. Isto pode envolver parâmetros de impressão da pasta de solda, precisão da máquina de recolha e colocação, perfis de temperatura de refluxo, atividade de fluxo, design da almofada, qualidade do PCB ou mesmo conformidade do operador durante o fabrico do PCBA.

Controlo e otimização de processos: com base nas conclusões do RCA, ajuste os parâmetros de fabrico do PCBA, faça a manutenção dos equipamentos, refine os processos e melhore a formação. Por exemplo, otimizar os perfis de temperatura do forno de refluxo para reduzir os vazios, melhorar o design do stencil para impressão de pasta de solda para lidar com pontes ou solda insuficiente ou reforçar os critérios de inspeção AOI para melhorar as taxas de deteção de defeitos.

Análise de dados e ciclo de feedback: aproveite os dados acumulados de testes e inspeções para análise de tendências, estatísticas de rendimento e análise de modo de falha. O feedback oportuno para as equipas de I&D, design e engenharia de fabrico forma um sistema de ciclo fechado para a melhoria contínua, abordando os problemas de qualidade de soldadura na sua origem.

A qualidade da soldadura é essencial para a fiabilidade do PCBA, e a sua rigorosa inspeção e gestão são essenciais para o sistema de testes do PCBA. Ao empregar SPI, AOI, raio X e outros métodos de inspeção em várias fases do fabrico de PCBA, combinados com ICT e FCT para validar a funcionalidade elétrica, os defeitos podem ser detetados de forma eficaz. Mais importante ainda, a análise da causa raiz dos problemas identificados e o feedback dos dados para o processo de fabrico permitem a melhoria contínua. Só integrando tecnologias de inspeção avançadas com métodos de gestão científica é que podem ser fabricados produtos PCBA de alto desempenho e altamente fiáveis.