Uma Questão de Estabilidade - Placas de Circuito Impresso Testadas com Sucesso com os Strain Gages da HBM

Carros andam sobre ruas de paralelepípedos e veículos comerciais fazem o seu caminho em torno de canteiros de obras irregulares. No Verão, eles são expostos a calor, e no inverno, a temperaturas congelantes. Tudo isto impões exigências rigorosas nos componentes individuais de produtos, tais como placas de circuitos impressos (PCIs). Eles são os elementos cruciais dos módulos eletrônicos. Vibração e deformação térmica podem causar pequenas fissuras entre a placa e o componente, que pode levar a falha. Devido a isso, construtores medem o efeito do carregamento mecânico com muita precisão durante o desenvolvimento de um protótipo. Deste modo, eles podem assegurar que as PCIs funcionarão adequadamente até o limite de carga, e também não sofrem qualquer dano no processo de produção.

Automóveis e veículos comerciais são apenas um campo de aplicação, onde a medição da carga mecânica é útil. Trens e laptops também são continuamente expostos à vibração. "Basicamente, há risco de quebras e rachaduras em cada conexão entre a PCI e componente colocado sobre ela", explica Christof Salcher, gerente de produto da HBM. Isso pode ser caro, por exemplo, quando os componentes eletrônicos em um automóvel deixam de trabalhar devido a uma pequena rachadura. Os fabricantes estão cada vez mais exigindo que os seus fornecedores provem a estabilidade mecânica da PCI. "Os valores de deformação são os únicos parâmetros prévios confiáveis em termos de tensão de carga de PCI. Eles podem ser medidos utilizando strain gages, que são colocados diretamente sobre a PCI para fazer isso", continua Salcher.

Os requisitos para estes testes se tornaram mais rigorosos. Um fator determinante é a conversão da solda sem chumbo. A diretiva da União Europeia (RoHS) proíbe o uso de determinadas substâncias perigosas em equipamentos elétricos e electrónicos. Isto inclui chumbo, que já foi usado com freqüência para conexões de solda entre a placa e o componente. A solução isenta de chumbo é mais sensível às influências mecânicas e quebra mais facilmente. Outro fator que torna os testes mais rigorosos é o aumento do uso de módulos mais compactos, como o encapsulamento com esferas (BGA). Eles permitem mais conexões do que um dispositivo de montagem em superfície (SMD) convencional. No entanto, em comparação com as conexões de solda unindo SMDs e a placa, os contatos de BGAs são mais rígidos - tensões mecânicas que atuam sobre a PCI são transferidas com mais força.

Diferentes padrões foram desenvolvidos para medições com strain gages (SG) para atender a essas novas exigências (i.e. IPC/JEDEG-9702). Eles incluem uma descrição de onde, como e por que meios as medições são realizadas. Muitas empresas também têm desenvolvido procedimentos de teste específicos com base em sua própria experiência. Carregamentos posteriores durante utilização e os fatores de trabalho durante o processo de produção devem ser considerados. "Especialmente para a produção de um produto novo, todo o processo deve ser acompanhado por meio de medições feitas no ambiente real de produção", explica Bernd Wolf, Engenheiro de Projeto da HBM. "A tensão é medida em lugares onde há componentes com risco de ser destruído."

A HBM fornece a cadeia completa de medição para essas aplicações, do strain gage ao amplificador QuantumX MX1615 e ao software catman^®AP para a aquisição e análise de dados. As diferentes tarefas de medição e suas limitações exigem o uso de diferentes strain gages. A HBM oferece uma vasta seleção para esta finalidade. Por exemplo, as rosetas do tipo RY têm três grades de medição que podem ser adaptadas a diferentes geometrias, dimensões e resistências nominais. As respostas às temperaturas são ajustadas para o aço, alumínio, ou de acordo com a especificação do cliente.