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Como suporte do presente trabalho foi necessário reunir conhecimentos não só sobre a caraterização de uma placa de circuito impresso, bem como de todo o processo de soldadura por onda em contexto industrial.
Sabendo à priori que o objetivo do trabalho envolvia cálculo numérico, foram estudadas as leis fundamentais que regem a mecânica de fluidos computacional, bem como os modelos necessários para a simulação do caso de estudo. O acesso a essa informação auxiliou a compreensão dos valores calculados numericamente.
Tendo adquirido conhecimentos teóricos acerca do funcionamento da soldadura por onda e das características necessárias para a realização de um estudo numérico que obedecesse ao processo verificado em ambiente de produção, procedeu-se à simulação do escoamento da solda líquida em torno de um componente eletrónico com comportamento crítico.
Antes de concluir os resultados finais obtidos no presente trabalho torna-se relevante referir que o processo de validação dos resultados fornecidos pelo software foi de extrema importância, pois conferiu fiabilidade à realização de uma análise crítica dos resultados obtidos nas fases seguintes.
Depois da validação do software desenvolveu-se um modelo numérico com o objetivo de determinar o valor teórico da força exercida sobre um componente do tipo 0603 (o componente crítico), tendo sido obtido o valor de 0,001158 N.
De forma a validar o método numérico utilizado para obter o valor da força teórica sobre o componente foi desenvolvido um modelo cujas caraterísticas físicas e geométricas pudessem ser reproduzidas numérica e experimentalmente. Com esse modelo registou-se uma diferença de 5,45 % e 8,72% entre os valores numéricos e experimentais em duas posições de teste distintas do perfil da onda de soldadura: um na crista da onda e outro a 8 𝑚𝑚 após a crista da onda, respetivamente. No final concluiu-se que com uma diferença percentual tão baixa, o valor obtido para a força teórica exercida sobre o componente crítico é aceitável.
Obtido o valor da força teórica exercida sobre o componente, foi efetuado um estudo experimental para determinar a força mínima necessária para arrancar um componente. Para realizar esse estudo foi projetada e construída uma placa de teste específica para a realização dos arrancamentos.
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A força mínima necessária (determinada experimentalmente) para arrancar um componente à temperatura do processo de soldadura é de 0,4 N, o que significa que a força exercida pela onda no componente é 345 vezes mais baixa. O estudo demonstrou que o processo de soldadura por onda não exerce uma força suficiente para arrancar um componente cujo processo de montagem tenha sido eficaz.
Este estudo permitiu ainda à empresa adotar novas regras no processo de deposição de pontos de cola nas placas de circuito impresso, como por exemplo a adoção da solução E testada no teste de arrancamento, pois revelou ser a solução em que se conseguem obter valores de força mais elevados e menor contaminação10 dos pads, o que permite uma boa adesão sem pôr em causa a qualidade do processo de soldadura.
Propostas de trabalhos futuros
Devido ao elevado tempo computacional exigido para realizar simulações do modelo desenvolvido para a soldadura por onda não foi possível estudar diferentes disposições dos componentes na placa, pelo que seria interessante no futuro efetuar o estudo do escoamento da onda de soldadura num modelo distinto para avaliar o efeito dessa alteração no escoamento e consequentemente no valor da força exercida.
A realização de um estudo numérico em que fossem modelados componentes com dimensões diferentes poderia ser interessante para perceber não só o efeito da geometria destes componentes no escoamento como a possível existência de um efeito de sombra causado pela mesma.
10O termo contaminação aplica-se sempre que se verifica a existência de cola no pad do componente.
Quanto mais afastados se encontrarem os pontos de cola, menor é a probabilidade de contaminação aquando da inserção do componente.
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