Os novos desafios da tecnologia ultra-fine pitch para designers de PCB

A tecnologia ultra-fine pitch, cada vez mais presente nos equipamentos eletrônicos como smartphones, trouxe uma redução da distância entre balls do Ball-grid array (BGA) para 0,4 mm ou até mesmo 0,3 mm. Esta inovação traz consequências como diminuição de tolerâncias, espessura dos estênceis, entre outros.

Uma gama de problemas podem ser originados por causa dessa redução de espaço, incluindo problemas associados ao estêncil, pasta de solda e  pick and place. Na verdade, essa série de questões relacionadas ao layout da placa PCB usando a tecnologia ultra-fine pitch pode desencadear um efeito dominó nas fases de fabricação e montagem.

Os melhores exemplos de uso da tecnologia são os smartphones e dispositivos móveis, cada vez menores, mais leves e rápidos. No entanto, mesmo demandando placas cada vez menores, a indústria não elaborou guias ou regras para layout de placas que suportem CSPs com pitch de 0,3 mm. Se tamanho da placa e solder mask openings não são debatidos e escolhidos nos estágios iniciais de layout, o produto pode estar fadado ao fracasso.

Para os pitchs de 0,5 mm ou maiores, por exemplo, recomenda-se o uso de non-solder-mask-defined (NSMD) pads. Isso permite um registro melhor da máscara de solda e alívio do estresse das juntas de solda BGA. Já no caso de dispositivos com pitch de 0,3 mm, se as mesmas diretrizes forem seguidas, a tendência é de falhas durante a fabricação, como solda insuficiente e erros na posição da soldagem.

Redução da distância resulta em:

– Diminuição de tolerâncias

Como o espaço entre os componentes diminui, a tolerância de espaço também. Esse pode ser um desafio para o designer já que a dificuldade para inserir e soldar componentes na placa aumenta e exige maior precisão. Nesse processo a possibilidade de falhas de soldagem é imensa, aumentando riscos de tombstone, curtos (bridging) e até rejeito (quando PCB e máscara se separam).

– Menor espessura dos estênceis

Estênceis mais finos aumentam as chances de componentes se soltarem da placa por volume insuficiente de solda aplicado. Para a aplicação da pasta de solda ser feita de forma correta e precisa, é necessário que a placa metálica tenha orifícios de tamanho adequado. Dessa forma, a pasta de solda é aplicada em quantidade suficiente nos pads dos componentes eletrônicos da placa. Se pouca pasta for aplicada, o componente SMD não será soldado satisfatoriamente quando a solda derreter. No caso de um estêncil mais fino, a pequena abertura vai dificultar o processo.

Que outro desafio você acredita que a tecnologia ultra-fine pitch traz para os designers de PCB? Compartilhe nos comentários.

Crédito de imagem: Republica/CC