1. Visão geral e estrutura institucional do serviço

O serviço público federal denominado “Solicitar serviço de ensaio de contaminação iônica em placas eletrônicas” é prestado pelo Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer — CTI, unidade de pesquisa integrante do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação — MCTI.

O CTI está sediado em Campinas, no Estado de São Paulo, e mantém infraestrutura laboratorial especializada voltada ao desenvolvimento científico e tecnológico, qualificação de produtos, análises, caracterização, microeletrônica e apoio à inovação. A instituição atua em interação com empresas, academia, governo e demais agentes do sistema nacional de ciência, tecnologia e inovação.

No catálogo oficial do Governo Federal, o ensaio de contaminação iônica está classificado em Ciência e Tecnologia → Assistência Especializada → Análises.

Segundo a descrição oficial, o serviço é utilizado para determinar o conteúdo iônico total na superfície de placas eletrônicas nuas ou montadas. Isso abrange tanto placas de circuito impresso sem componentes quanto conjuntos eletrônicos já montados, usualmente denominados PCBAs — Printed Circuit Board Assemblies.

A avaliação do nível de contaminação iônica é especialmente relevante para atividades de controle de processo, investigação de falhas e acompanhamento de consistência da manufatura. O acesso a infraestrutura laboratorial pública especializada pode reduzir barreiras para empresas, startups, pesquisadores, instituições públicas ou privadas, estudantes e inventores que necessitam caracterizar ou aperfeiçoar produtos eletrônicos.

2. Fundamentos físico-químicos da contaminação iônica

De onde vêm os resíduos iônicos?

A manufatura de uma placa de circuito impresso envolve diferentes materiais, produtos químicos e operações. Como consequência, resíduos ionizáveis podem permanecer na superfície caso a fabricação, montagem, lavagem, armazenamento ou manuseio não estejam adequadamente controlados.

Entre as origens possíveis estão:

• resíduos de fluxos de soldagem, incluindo ácidos orgânicos fracos, ativadores e espécies halogenadas;
• resíduos de etapas de decapagem, ataque químico, metalização e outros processos de fabricação da placa nua;
• materiais remanescentes de processos de lavagem ou enxágue;
• sais introduzidos pelo manuseio humano, como compostos associados à transpiração;
• partículas e contaminantes ambientais depositados durante transporte, armazenamento ou utilização.

Umidade, condutividade e perda da resistência de isolamento

Determinados resíduos apresentam comportamento higroscópico e podem favorecer a retenção de umidade na superfície do material. Quando espécies ionizáveis entram em contato com uma película de água, ocorre maior mobilidade iônica, podendo aumentar a condutividade superficial do conjunto.

Em determinadas condições de tensão elétrica, umidade, temperatura, espaçamento entre condutores e composição do resíduo, esse ambiente pode contribuir para a redução da Resistência de Isolamento de Superfície — SIR, favorecendo correntes de fuga e mecanismos eletroquímicos.

Migração eletroquímica — ECM

A migração eletroquímica — Electrochemical Migration, ECM pode ocorrer quando existe uma combinação adequada de umidade, eletrólito, diferença de potencial e materiais metálicos.

Nessas condições, espécies metálicas podem participar de processos de dissolução e redeposição, com possibilidade de crescimento de estruturas condutivas, inclusive dendríticas, entre pontos eletricamente polarizados. Dependendo da aplicação, isso pode resultar em degradação do isolamento, instabilidade elétrica ou curto-circuito.

3. Método ROSE e a referência IPC-TM-650 2.3.25

Uma das metodologias internacionalmente utilizadas para avaliação global de contaminação ionizável é o ensaio ROSE — Resistivity of Solvent Extract, descrito pela IPC-TM-650, Método 2.3.25.

No procedimento, materiais ionizáveis são extraídos da superfície da amostra para uma solução de ensaio. Em seguida, mede-se a condutividade ou resistividade do extrato e o resultado é relacionado a uma quantidade equivalente de cloreto de sódio.

A IPC ressalta que o resultado em µg de NaCl equivalente por unidade de área não significa que o contaminante presente na placa seja literalmente NaCl. Trata-se de uma equivalência de resposta elétrica utilizada para expressar quantitativamente o conteúdo ionizável extraído.

Solução de extração

Na revisão D da IPC-TM-650 2.3.25, a composição padrão indicada para o solvente é de 75 ± 2% em volume de 2-propanol e água desionizada. A norma também contempla composição de 50 ± 2% em determinadas condições, exigindo consistência na solução utilizada quando resultados comparativos serão analisados.

O 2-propanol auxilia na interação com materiais orgânicos e na molhabilidade da superfície, enquanto a fração aquosa favorece a dissolução e mobilização de espécies ionizáveis solúveis.

O que o ROSE efetivamente mede?

O método produz uma medida global da condutividade associada aos materiais ionizáveis que foram efetivamente extraídos. Ele não identifica individualmente cada espécie química.

Para identificar íons específicos, como cloreto, brometo e determinados ânions ou ácidos orgânicos, podem ser necessárias metodologias analíticas específicas, como cromatografia iônica.

Temperatura e ROSE modificado

Equipamentos e protocolos de extração podem utilizar diferentes condições controladas de temperatura. Entretanto, não é tecnicamente adequado afirmar que “45 °C” constitui uma temperatura normativa universal do ROSE modificado. A condição efetivamente empregada depende do método, do equipamento e do protocolo contratual.

Assim, caso a temperatura de extração seja crítica para comparação entre lotes ou validação de processo, ela deve constar da especificação do ensaio e ser mantida consistente.

4. Formulação matemática e cálculo da área superficial

A normalização pela área permite comparar resultados obtidos em placas de dimensões diferentes. A IPC-TM-650 2.3.25 apresenta recomendações distintas para placas nuas e placas montadas.

Placa de circuito impresso sem componentes

Em que L corresponde ao comprimento da placa, W à largura, e o fator 2 considera as duas faces principais.

Placa montada com componentes

O termo p representa um acréscimo relacionado à área dos componentes, podendo chegar a até 50% da área da placa segundo a recomendação do método. O percentual utilizado deve ser informado no relatório.

Conversão para equivalente de NaCl

No procedimento manual descrito pela IPC, a quantidade total equivalente extraída pode ser representada de forma simplificada por:

Onde M representa a concentração equivalente de NaCl no extrato e V representa o volume da solução utilizada.

A densidade superficial pode então ser expressa como:

O resultado é normalmente apresentado em µg NaCl eq./cm² ou unidade de área equivalente adotada pelo procedimento.

5. O antigo limite de 1,56 µg NaCl eq./cm² e sua evolução

Durante décadas, o valor de 1,56 µg de NaCl equivalente por cm² — equivalente a aproximadamente 10 µg/in² — tornou-se uma referência amplamente utilizada na indústria eletrônica para avaliação de limpeza iônica.

Esse número possui origem histórica em práticas de manufatura e requisitos desenvolvidos quando materiais, fluxos, densidade de montagem e tecnologias construtivas eram muito diferentes das atuais.

A evolução para montagem superficial de elevada densidade, componentes com espaçamentos menores e fluxos do tipo no-clean levou a IPC a revisar a interpretação desse critério.

Isso não significa que o ensaio ROSE tenha perdido utilidade. Ele continua relevante como ferramenta de:

• monitoramento de estabilidade do processo;
• comparação entre lotes;
• identificação de desvios de limpeza;
• avaliação de alterações de materiais ou fluxos;
• comparação antes e depois de modificações no processo;
• estabelecimento de limites internos tecnicamente correlacionados.

Em aplicações de maior criticidade, a interpretação pode ser complementada por SIR, cromatografia iônica, análises de falha, ensaios ambientais, microscopia e outras evidências de desempenho.

6. Quem pode utilizar o serviço do CTI

Segundo a página oficial do Governo Federal, podem utilizar o serviço pesquisadores, estudantes, empresas, startups, instituições públicas ou privadas e inventores interessados no desenvolvimento de seus projetos, seja para divulgação científica, pesquisa, inovação ou introdução no mercado.

O acesso é franqueado mediante contrapartida financeira ou não financeira, de acordo com a Política de Inovação do CTI e o regramento interno.

A forma exata de eventual contrapartida não financeira deve ser definida diretamente com a instituição e formalizada no instrumento adequado.

7. Fluxo operacional para solicitar o ensaio

O Portal Gov.br apresenta três etapas principais para contratação e recebimento do serviço.

Atendimento prioritário

A Lei nº 10.048/2000, em sua redação atualizada, assegura atendimento prioritário a pessoas com deficiência, pessoas com transtorno do espectro autista, pessoas idosas com 60 anos ou mais, gestantes, lactantes, pessoas com criança de colo, pessoas obesas, pessoas com mobilidade reduzida e doadores de sangue.

No caso dos doadores de sangue, a legislação estabelece regras específicas, incluindo comprovação da doação e posição posterior aos demais grupos prioritários.

8. Integração com outros serviços analíticos do CTI

O ensaio de contaminação iônica faz parte de um portfólio mais amplo de análises, processos e serviços tecnológicos oferecidos pelo CTI Renato Archer. Em uma investigação de falha, diferentes técnicas podem ser combinadas conforme o problema observado.

Inspeção por microscopia óptica

O CTI oferece serviço específico de inspeção visual de placas e componentes por microscopia óptica. Segundo a descrição oficial, a avaliação pode utilizar requisitos de normas internacionais da IPC.

Esse tipo de análise pode auxiliar na observação de aspectos como juntas de solda, resíduos visíveis, desalinhamentos, pontes, danos e outras características morfológicas.

Microscopia Eletrônica de Varredura — MEV e EDS

O CTI também disponibiliza análise por Microscopia Eletrônica de Varredura, utilizando equipamento FEG-SEM Mira XMU. O sistema pode ser associado à Espectroscopia por Energia Dispersiva — EDS para avaliação elementar da superfície da amostra.

Essa combinação permite obter imagens de alta resolução e verificar a presença de elementos químicos em regiões selecionadas. É importante diferenciar elemento químico de espécie iônica: a detecção de cloro pelo EDS, por exemplo, não identifica automaticamente qual composto ou íon de cloro estava presente no resíduo.

Abertura de encapsulamento

Outro serviço oficial do CTI é a abertura de encapsulamento de componentes eletrônicos, discretos ou montados em placas, realizada por processo físico-químico. Essa abordagem possibilita acesso a regiões internas do componente quando a investigação exige inspeção além da superfície externa.

Microssoldagem e corte de substratos

O portfólio também inclui microssoldagem de microfios e dies e serviços de corte de substratos com elevada precisão dimensional. Essas capacidades complementam atividades de preparação, desenvolvimento, prototipagem, qualificação e análise de produtos eletrônicos.

O catálogo institucional inclui ainda fabricação de máscaras por escrita direta, fotolitografia por copiadora, deposição de metais finos e outros processos tecnológicos.

9. Ambientronic, Rematronic e economia circular

A competência do CTI em eletrônica também se conecta a iniciativas voltadas à sustentabilidade e ao ciclo de vida de equipamentos eletroeletrônicos.

Programa Ambientronic

Documentação histórica do CTI registra o Programa Ambientronic — Produtos Eletroeletrônicos Ambientalmente Corretos, direcionado ao desenvolvimento de tecnologias sustentáveis, gestão de substâncias perigosas, ecodesign, reciclagem de resíduos eletrônicos, normalização e apoio à adequação ambiental da indústria eletroeletrônica.

Fontes históricas do setor registram a origem do programa em 2006, enquanto relatórios oficiais do CTI documentam suas atividades e resultados em anos posteriores, inclusive no início da década de 2010.

Projeto Rematronic

O Rematronic foi estruturado para desenvolver processo de recuperação de materiais estratégicos provenientes de placas eletrônicas de resíduos eletroeletrônicos.

A documentação oficial atual do CTI confirma o objetivo de recuperar materiais estratégicos buscando relação adequada entre custo, rendimento e impacto ambiental. Relatórios institucionais também registram o desenvolvimento de processo para recuperação de ouro e outros metais de alto valor agregado.

Registros históricos de divulgação do projeto apontam utilização combinada de processos mecânicos, hidrometalúrgicos e biometalúrgicos e indicam participação do BNDES e da iniciativa privada. Publicações da época registraram aporte da ordem de R$ 8 milhões.

As tecnologias foram direcionadas à recuperação de materiais como ouro, prata, cobre e paládio presentes em resíduos eletrônicos, ao mesmo tempo em que buscavam soluções para tratamento ambientalmente adequado de outros materiais presentes no fluxo de reciclagem.

10. Recomendações para solicitar o ensaio

A qualidade da solicitação inicial ajuda o laboratório a compreender o problema e avaliar viabilidade, dimensões, quantidade de amostras, condições de ensaio e necessidade de técnicas complementares.

Preservação das amostras

Placas destinadas a ensaios de contaminação devem ser protegidas contra introdução involuntária de resíduos durante coleta, transporte e manuseio. Contato direto com a pele pode acrescentar espécies iônicas e comprometer a representatividade da amostra.

A IPC prevê o uso de luvas limpas e não iônicas ou instrumentos adequados para manipulação em seus procedimentos. O material utilizado para acondicionamento também deve ser compatível com a análise e não introduzir contaminantes extraíveis.

Informações dimensionais

Comprimento, largura e condição da amostra são importantes para cálculo da área superficial e normalização do resultado. Em montagens complexas, o critério para consideração da área dos componentes também deve ser registrado.

Combinação com outras técnicas

Em uma investigação complexa de causa raiz, pode ser tecnicamente útil discutir com o CTI a combinação do ensaio de contaminação iônica com microscopia óptica, MEV/EDS, abertura de encapsulamento ou outros recursos disponíveis no portfólio institucional.

O ROSE oferece uma visão quantitativa global da contaminação ionizável extraída; a microscopia permite localizar aspectos morfológicos; o EDS auxilia na composição elementar; e outras técnicas podem aprofundar mecanismos específicos de falha.

11. Conclusão

O serviço de ensaio de contaminação iônica em placas eletrônicas oferecido pelo CTI Renato Archer representa uma infraestrutura pública especializada disponível para empresas, startups, pesquisadores, estudantes, instituições públicas ou privadas e inventores.

Sua finalidade oficial é determinar o conteúdo iônico total presente na superfície de placas eletrônicas nuas ou montadas. No contexto da engenharia eletrônica, esse tipo de medição pode apoiar monitoramento de limpeza, desenvolvimento de processos e investigações de falha relacionadas à presença de resíduos ionizáveis.

A IPC-TM-650 2.3.25 fornece uma importante referência internacional para compreender o teste ROSE e suas limitações: trata-se fundamentalmente de ferramenta de controle de processo, não de um teste que, isoladamente, determine a confiabilidade futura de uma montagem.

Também é necessário evitar a aplicação automática do antigo limite de 1,56 µg NaCl eq./cm² como critério universal de aprovação. O modelo moderno de controle de limpeza está mais orientado à qualificação do processo, evidência objetiva, desempenho da aplicação e estabelecimento de limites tecnicamente correlacionados.

Para utilizar o serviço do CTI de maneira eficiente, o solicitante deve informar claramente o objetivo, características e dimensões das amostras, requisitos normativos e contexto do problema e confirmar na proposta técnica qual metodologia será efetivamente empregada.