O problema térmico
Uma camada espessa de cobre é um excelente dissipador de calor. É por isso que ela existe: conduz corrente e retira o calor dos componentes. Durante a soldagem, essa mesma propriedade atua contra o processo — a camada retira o calor da junta.
Em uma camada interna de 10 oz ou uma camada externa de 20 oz, a massa de cobre é grande o suficiente para que um ferro de solda manual ou um perfil de refluxo curto não consigam aquecer a área de contato até a temperatura ideal. A falha parece ser causada por má molhagem, mas trata-se de um problema de equilíbrio térmico.
Pré-aquecimento por baixo
A solução padrão é elevar toda a montagem até uma temperatura próxima à temperatura de processo antes de aplicar calor localizado:
Refluxo: um tempo de permanência mais longo e uma rampa de aquecimento mais lenta, verificada com um perfil medido na placa em vez de lido no visor do forno.
Soldagem seletiva e manual: uma placa aquecedora ou um pré-aquecedor na parte inferior, para que o ferro de solda precise adicionar apenas as últimas dezenas de graus.
Soldagem por onda: pré-aquecimento adequado e uma paleta que não isole a junta da onda.
O modo de falha a ser evitado é o superaquecimento do laminado para compensar: calor excessivo na superfície superior levanta o cobre ou cria bolhas na placa muito antes da junta estar correta.
Alívio térmico e estreitamentos
O projeto e a montagem se encontram aqui. Uma ilha conectada a um plano por meio de quatro raios estreitos aquece mais rápido do que uma conectada por uma camada sólida, e é mais fácil de soldar sem danificar o laminado. Quando uma ilha não pode ter alívio — um terminal de alta corrente, por exemplo — o processo de montagem precisa fornecer o calor.
A compensação é intencional: o alívio facilita a soldagem e reduz ligeiramente a capacidade de corrente; uma conexão sólida conduz mais corrente e exige mais calor.
Estêncil, pasta e perfil
A área da abertura aumenta em ilhas conectadas a cobre espesso, para que a junta tenha pasta suficiente para formar um filete.
O formato da abertura evita impressões longas e estreitas em ilhas largas, que criam pontes em vez de se separarem.
O tipo de pasta térmica deve estar dentro da faixa de especificação; uma pasta escolhida para passo fino pode não se desprender bem de uma abertura grande.
O perfil deve ser definido de acordo com a massa térmica, com uma fase de estabilização que permita à placa atingir a temperatura desejada e um pico que permaneça dentro das especificações dos componentes.
Conexões de componentes de furo passante e conectores
Terminais de encaixe por pressão e terminais de furo passante pesados são onde o problema de aquecimento é mais grave, pois o corpo do componente é circundado por cobre. A soldagem seletiva com um pré-aquecimento definido, ou uma solda por onda com um longo contato, é mais confiável do que um ferro de solda manual. Para conexões de encaixe por pressão, as tolerâncias do furo e do pino são mais importantes do que a solda, já que não há tolerâncias.
Inspeção
Raio-X para as juntas que o cobre esconde, inspeção óptica automatizada (AOI) para posicionamento e filetes visíveis, e seções transversais na amostra para verificar o cobre na parede do furo. Um teste de tração em amostras de terminais de alimentação converte a aparência de "bom" em um número, que é o que um cliente que pergunta sobre a capacidade de corrente realmente precisa.
A qualidade da execução é avaliada conforme a norma IPC-A-610. As regras no nível da placa estão no guia de design de cobre espesso, os limites de processo na página de PCB de cobre espesso e os portões de montagem no nota de inspeção.
