No processo de fabricação de microchips e eletrônicos, é importante testar os chips ou componentes eletrônicos sob diversas condições para garantir funcionalidades específicas, bem como durabilidade. Diferentes projetos de soquetes de teste são utilizados para testar componentes eletrônicos, como chips de CI, placas de circuito impresso (PCB), circuitos impressos flexíveis (FPC), módulos de câmera, entre outros. Como vários tipos de plásticos de engenharia e de alta performance são utilizados para fabricar soquetes de teste, a demanda por materiais plásticos continua a crescer rapidamente.
Propriedades básicas de material semelhantes precisam ser fornecidas por todas as variações de soquetes de teste. Alta estabilidade dimensional é essencial para garantir que as microestruturas permaneçam inalteradas durante a fabricação e no uso; portanto, o material precisa apresentar baixo nível de absorção de água, baixa expansão térmica, baixo nível de tensões internas e rigidez suficiente em uma ampla faixa de temperatura. Além disso, a microusinabilidade do material é fundamental para viabilizar estruturas finas e tolerâncias, portanto os materiais devem apresentar formação mínima de rebarbas para reduzir os custos de fabricação, baixo alongamento para posicionamento preciso de furos e baixo nível de tensões internas para evitar empenamento durante a usinagem. Além disso, os soquetes de teste passam por ciclos contínuos de testes, portanto os materiais devem oferecer resistência suficiente ao desgaste, resistência mecânica, resistência à temperatura e, em caso de problemas com carregamento tribológico, também propriedades antiestáticas.
Adicionalmente, a escolha do material para aplicações em soquetes de teste é baseada na temperatura de operação, no tamanho dos furos e do passo, nas propriedades elétricas e, consequentemente, no custo relativo.
Plásticos reforçados com fibras, por exemplo, preenchidos com fibras de vidro, oferecem maior rigidez e resistência, propriedades vantajosas para chapas de contato ou partes do corpo de soquetes de teste. No entanto, plásticos reforçados com fibras são problemáticos quando é necessário um posicionamento de furos altamente preciso, pois as fibras fazem com que as brocas sofram deflexão, desgaste ou até mesmo quebrem, além de gerar mais calor durante a perfuração. Os materiais TECAPEEK CMF e TECAPEEK ESD da Ensinger são preenchidos com aditivos em escala nanométrica que aumentam significativamente a rigidez e a resistência, mantendo a deflexão da broca em um nível significativamente menor do que em plásticos reforçados com fibras e produtos concorrentes. Além disso, o poliimida TECASINT 4111 da Ensinger oferece rigidez excepcional sem aditivos, resultando em altíssima precisão no posicionamento dos furos, mesmo com passos muito pequenos.
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Plásticos reforçados com fibras e chapas injetadas tendem a conter tensões residuais que causam empenamento e deformações durante a usinagem, tornando difícil a realização de geometrias pequenas com tolerâncias apertadas. O sistema de enchimento e o método de moldagem por extrusão do TECAPEEK CMF permitem que as tensões residuais sejam significativamente menores do que em plásticos reforçados com fibras ou materiais injetados. Para peças que exigem maior resistência à temperatura, os poliimidas TECASINT da Ensinger são produzidos por moldagem por compressão, também oferecendo nível muito baixo de tensões residuais. Consequentemente, melhor estabilidade dimensional e menor deformação durante a usinagem possibilitam passos menores e maior precisão no posicionamento dos furos. Para peças além da chapa de contato, como partes do corpo, onde a usinagem de microfuros não é necessária, os materiais reforçados com fibra de vidro da Ensinger podem ser uma opção econômica.
Exemplo de usinagem de uma chapa de 6 mm até a espessura de 2 mm
As propriedades do material também influenciam a estabilidade dimensional, pois a absorção de água e a expansão térmica podem causar deformações das peças. Os plásticos TECATRON PPS, TECAPEEK e TECAPEI da Ensinger para soquetes de teste oferecem baixos níveis de absorção de água, enquanto materiais com maior absorção de água, como PAI e PAI GF30, podem causar problemas no alinhamento com tolerâncias apertadas. Para aplicações em temperaturas mais altas, o tipo especial de poliimida TECASINT 4011 e, em particular, o TECASINT 4111 oferecem absorção de água menor do que a poliimida padrão da indústria, abrindo novas possibilidades de projeto para soquetes de teste de alta temperatura.
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Outro aspecto importante para realizar o posicionamento preciso dos furos são as propriedades do material plástico. De modo geral, um material com baixo alongamento permite um posicionamento mais preciso dos furos, pois plásticos com maior flexibilidade oferecem mais espaço para a broca se desviar do alvo. Além disso, baixo alongamento e maior rigidez reduzem a deformação das rebarbas, possibilitando economia ao eliminar operações adicionais de desbaste. No entanto, materiais com baixo alongamento podem causar trincas durante a usinagem, impactando o rendimento e os custos de fabricação. Os materiais TECAPEEK CMF, TECAPEEK ESD, TECASINT 4111 e TECASINT 4011 apresentam baixo nível de alongamento, resultando em maior precisão dos furos e menor deformação das rebarbas, mantendo os riscos de trincas ao mínimo e evitando as desvantagens dos plásticos reforçados com fibras, como deflexão da broca e empenamento durante a usinagem.
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Enquanto plásticos reforçados com fibras causam deflexão e desgaste da broca, trocas frequentes de brocas são comuns ao usinar microfuros nas chapas de contato. O sistema de enchimento do TECAPEEK CMF e TECAPEEK ESD permite deflexão e desgaste da broca comparativamente menores, resultando em redução significativa das trocas de broca. Além disso, os tipos de poliimida TECASINT 4011 e 4111 oferecem menor deflexão da broca, já que não são utilizados aditivos e as tensões residuais são mantidas ao mínimo. Em alguns casos, pode-se alcançar até 4 vezes mais vida útil da broca em comparação com materiais concorrentes similares e outros plásticos reforçados com fibras.
Falhas induzidas por descarga eletrostática (ESD) estão se tornando um problema cada vez mais significativo, à medida que os dispositivos ficam menores, mais rápidos e mais sensíveis. A interação do material do soquete de teste com o material do substrato do dispositivo causa tribo-carga, resultando em acúmulo de carga e falhas de dispositivos e testadores relacionadas à ESD. Esse problema pode ser resolvido substituindo materiais de soquete altamente isolantes, como plásticos reforçados com fibra de vidro, por um material resistente com resistividade superficial de 10⁶ – 10⁹ Ω/sq. Esses materiais ESD podem dissipar lentamente a eletricidade estática de forma controlada, evitando o acúmulo de carga no dispositivo.
A maioria dos plásticos ESD é produzida por moldagem por compressão, um método de produção de alto custo. A Ensinger desenvolveu um grau ESD de PEEK extrudado e econômico – TECAPEEK ESD – que combina as vantagens de alta rigidez e excelente microusinabilidade com resistividade superficial de 10⁶ – 10⁹ Ω/sq. Para soquetes de teste de alta performance que exigem maior resistência à temperatura, também oferecemos o grau ESD de poliimida TECASINT 5501 ESD, com resistividade superficial de 10⁶ – 10⁸ Ω/sq.
Para algumas aplicações automotivas e outras, as condições de teste de circuitos integrados incluem faixas de temperatura entre -55°C e 180°C ou até mais altas, exigindo que os equipamentos de teste sejam feitos de materiais altamente resistentes à temperatura. Plásticos semicristalinos como o PEEK apresentam queda nas propriedades mecânicas ao ultrapassar a temperatura de transição vítrea, que é 150°C para o PEEK. Materiais reforçados como TECAPEEK CMF e TECAPEEK ESD apresentam maior rigidez que o PEEK não preenchido, mesmo acima de 150°C. Para aplicações que exigem ainda maior resistência à temperatura, a Ensinger oferece os tipos especiais de poliimida TECASINT 4011 e TECASINT 4111, com estabilidade dimensional, resistência e rigidez superiores, mesmo acima de 260°C.
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