Métodos de aterramento e blindagem em eletrônica: Prós e contras dos adesivos condutores sensíveis à pressão (CPSAs) e outras técnicas

Fixadores como parafusos de metal têm sido usados há muitos anos ​​para aterrar componentes e vedar gaiolas de metal.

Prós: Fixadores de metal para aterramento e blindagem oferecem excelente resistência mecânica e podem ser confiáveis ​​para direcionar a corrente elétrica.

Contras: Fixadores mecânicos podem ser suscetíveis à corrosão e à vibração. Eles exigem estruturas metálicas mais espessas para garantir a estabilidade, além da perfuração de furos roscados – o que nem sempre é possível em componentes pequenos ou com restrições de espaço. Os fixadores de metal também não permitem fácil acesso em casos como tampas de blindagem metálica, tornando reparos e atualizações mais trabalhosos.

Este processo de fluir um metal de adição fundido em juntas tem sido usado há décadas para estabelecer ligações mecanicamente estáveis ​​e condutivas entre componentes. A soldagem tem se mostrado prática até hoje porque o ponto de fusão da solda é tradicionalmente mais baixo do que o do material ao redor.

Prós: A solda pode conter metais com condutividade ideal, como estanho, prata e cobre, o que torna fácil e eficiente a criação de planos de aterramento consistentes em sistemas elétricos.

Contras: As soldas mais recentes sem chumbo podem ter um ponto de fusão de até 220 °C (428 °F). Isso não é o ideal para eletrônicos sensíveis. Além disso, as juntas soldadas são permanentes, tornando retrabalhos inconvenientes e potencialmente caros.

Geralmente feitos de aço mola, os pinos de mola combinam compressão e força radial para manter dois componentes unidos. Quando comprimidos, a tensão aumenta dentro do pino. Ao ser liberada, essa tensão aplica força entre os componentes para ajudar a evitar cisalhamento, deslizamento e vibração.

Prós: Pinos de mola são uma boa escolha para aplicações que exigem contato elétrico com uma força menor em comparação com métodos de fixação permanente. Normalmente, eles não exigem nenhum hardware adicional e podem ser removidos e substituídos com relativa facilidade.

Contras: Pinos de mola geralmente não são usados ​​para aplicações que exigem alta adesão. Eles são mais suscetíveis à força axial do que outros métodos. Além disso, eles costumam ser soldados à placa em uma das extremidades (veja a soldagem acima).

Espumas incorporadas com materiais condutores são altamente compressíveis.

Prós: Espumas condutoras são alternativas leves aos fixadores mecânicos, como parafusos e porcas. Sua alta compressibilidade as torna ideais para preencher lacunas amplas e irregulares – desafios específicos para aterramento e blindagem. O material da junta de espuma costuma ser laminado com adesivo condutor, proporcionando caminhos de aterramento fortes e consistentes, além de blindagem contra interferência eletromagnética (EMI) eficaz em linhas de colagem. As espumas também podem ser usadas com equipamentos de coleta e colocação (pick and place) e outros equipamentos de montagem automatizados.

Contras: As espumas podem ser mais sensíveis a produtos químicos e outros ambientes agressivos, além de normalmente apresentarem degradação com o passar do tempo.

Os técnicos aplicam um material, como metal líquido, à própria placa. Esse material, por exemplo uma pasta de prata, contém um solvente que evapora quando o metal é aquecido. Isso deixa uma camada condutora muito fina e uniforme na superfície que está sendo revestida.

Prós: Essa técnica é eficaz para aterrar e blindar componentes em menor escala, no nível da placa. Ela permite a aplicação de um filme de revestimento extremamente uniforme para um desempenho consistente, além de criar uma adesão muito forte ao substrato.

Contras: O revestimento evaporativo exige equipamentos altamente especializados. Portanto, pode ser um processo lento e caro, especialmente para dispositivos de baixa frequência que precisam de um metal mais espesso e vários revestimentos. Além disso, os revestimentos evaporativos nem sempre aceitam soluções adicionais, como folhas adesivas.

Geralmente compostos por epóxis líquidos bicomponentes, esses adesivos condutores são normalmente misturados e aplicados com o uso de equipamentos dispensadores especializados, sendo curados por calor ou à temperatura ambiente.

Prós: Ao contrário dos fixadores mecânicos, os adesivos podem criar uma ligação sólida em toda a superfície de contato. Além disso, eles formam ligações permanentes a temperaturas muito mais baixas do que com a soldagem.

Contras: Os epóxis exigem mistura e aplicação precisas, pois até mesmo linhas de colagem muito pequenas podem permitir vazamento de EMI nos eletrônicos pequenos e potentes de hoje – especialmente em altas frequências.