pcb 受潮 什麼是PCB烘烤?為什麼要烘烤?

2021-10-13 21:49:28 字數 3203 閱讀 4638

你知道「為什麼pcb過期超過儲存期限後一定要先烘烤才能smt過回焊爐」嗎?

pcb烘烤的主要目的在去溼除潮,除去pcb內含或從外界吸收的水氣,因為有些pcb本身所使用的材質就容易形成水分子。

另外,pcb生產出來擺放一段時間後也有機會吸收到環境中的水氣,而水則是造成pcb爆板(popcorn)或分層(delamination)的主要**之一。因為當pcb放置於溫度超過100℃的環境下,比如回焊爐、波焊爐、熱風平整或手焊等製程時,水就會變成水蒸氣,然後快速膨脹其體積。

當加熱於pcb的速度越快,水蒸氣膨脹也會越快;當溫度越高,則水蒸氣的體積也就越大;當水蒸氣無法即時從pcb內逃逸出來,就很有機會撐脹pcb。

尤其pcb的z方向最為脆弱,有些時候可能會將pcb的層與層之間的導通孔(via)拉斷,有時則可能造成pcb的層間分離,更嚴重的連pcb外表都可以看得到起泡、膨脹、爆板等現象;

有時候就算pcb外表看不到以上的現象,但其實已經內傷,隨著時間過去反而會造成電器產品的功能不穩定,或發生caf等問題,終至造成產品失效。

pcb爆板的真因剖析與防止對策

pcb烘烤的程式其實還蠻麻煩的,烘烤時必須將原本的包裝拆除後才能放入烤箱中,然後要用超過100℃的溫度來烘烤,但是溫度又不能太高,免得烘烤期間水蒸氣過度膨脹反而把pcb給撐爆。

一般業界對於pcb烘烤的溫度大多設定在120±5℃的條件,以確保水氣真的可以從pcb本體內消除後,才能上smt線打板過回焊爐焊接。

烘烤時間則隨著pcb的厚度與尺寸大小而有所不同,而且對於比較薄或是尺寸比較大的pcb還得在烘烤後用重物壓著板子,這是為了要降低或避免pcb在烘烤後冷卻期間因為應力釋放而導致pcb彎曲變形的慘劇發生。

因為pcb一旦變形彎曲,在smt印刷錫膏時就會出現偏移或是厚薄不均的問題,連帶的會造成後面迴焊時大量的焊接短路或是空焊等不良發生。

pcb烘烤的條件設定

目前業界一般對於pcb烘烤的條件與時間設定如下:

1、pcb於製造日期2個月內且密封良好,拆封後放置於有溫度與濕度控制的環境(≦30℃/60%rh,依據ipc-1601)下超過5天者,上線前需以120±5℃烘烤1個小時。

2、pcb存放超過製造日期2~6個月,上線前需以120±5℃烘烤2個小時。

3、pcb存放超過製造日期6~12個月,上線前需以120±5℃烘烤4個小時。

4、pcb存放超過製造日期12個月以上,基本上不建議使用,因為多層板的膠合力可是會隨著時間而老化的,日後可能會發生產品功能不穩等品質問題,增加市場返修的機率,而且生產的過程還有爆板及吃錫不良等風險。如果不得不使用,建議要先以120±5℃烘烤6個小時,大量產前先試印錫膏投產幾片確定沒有焊錫性問題才繼續生產。

另乙個不建議使用存放過久的pcb是因為其表面處理也會隨著時間流逝而漸漸失效,以enig來說,業界的儲存期限為12個月,過了這個時效,視其沉金層的厚度而定,厚度如果較薄者,其鎳層可能會因為擴散作用而出現在金層並形成氧化,影響信賴度,不可不慎。

5、所有烘烤完成的pcb必須在5天內使用完畢,未加工完畢的pcb上線前必須重新以120±5℃再烘烤1個小時。

pcb烘烤時的堆疊方式

1、大尺寸pcb烘烤時,採用平放堆疊式擺放,建議一疊最多數量建議不可超過30片,烘烤完成10鐘內需開啟烤箱取出pcb並平放使其冷卻,烘烤後需壓防板彎治具 。大尺寸pcb不建議直立式烘烤,容易彎。

2、中小型pcb烘烤時,可以採用平放堆疊式擺放,一疊最多數量建議不可超過40片,也可以採直立式,數量不限,烘烤完成10分鐘內需開啟烤箱取出pcb平放使其冷卻,烘烤後需壓防板彎治具。

pcb烘烤時的注意事項

1、烘烤溫度不可以超過pcb的tg點,一般要求不可以超過125℃。早期某些含鉛的pcb的tg點比較低,現在無鉛pcb的tg大多在150℃以上。

2、烘烤後的pcb要盡快使用完畢,如果未使用完畢應盡早重新真空包裝。如果暴露於車間時間過久,則必須重新烘烤。

3、烤箱記得要加裝抽風乾燥裝置,否則烤出來的水蒸氣反而會留存在烤箱內增加其相對濕度,不利pcb除濕。

4、以品質觀點來看,使用越是新鮮的pcb焊錫過爐後的品質就越好,過期的pcb即使拿去烘烤後才使用還是會有一定的品質風險。

對pcb烘烤的建議

1、建議只要使用105±5℃的溫度來烘烤pcb就好了,因為水的沸點是100℃,只要超過其沸點,水就會變成水蒸氣。因為pcb內含的水分子不會太多,所以並不需要太高的溫度來增加其氣化的速度。

溫度太高或氣化速度太快反而容易使得水蒸氣快速膨脹,對品質其實不利,尤其對多層板及有埋孔的pcb,105℃剛剛好高於水的沸點,溫度又不會太高,可以除濕又可以降低氧化的風險。況且現在的烤箱溫度控制的能力已經比以前提公升不少。

2、pcb是否需要烘烤,應該要看其包裝是否受潮,也就是要觀察其真空包裝內的 hic (humidity indicator card,濕度指示卡) 是否已經顯示受潮,如果包裝良好,hic沒有指示受潮其實是可以直接上線不用烘烤的。

3、pcb烘烤時建議採用「直立式」且有間隔來烘烤,因為這樣才能起到熱空氣對流最大效果,而且水氣也比較容易從pcb內被烤出來。但是對於大尺寸的pcb可能得考慮直立式是否會造成板彎變形問題。

4、pcb烘烤後建議放置於乾燥處並使其快速冷卻,最好還要在板子的上頭壓上「防板彎治具」,因為一般物體從高熱狀態到冷卻的過程反而容易吸收水氣,但是快速冷卻又可能引起板彎,這要取得乙個平衡。

pcb烘烤的缺點及需要考慮的事項

1、烘烤會加速pcb表面鍍層的氧化,而且越高溫度烘烤越久越不利。2、不建議對osp表面處理的板子做高溫烘烤,因為osp薄膜會因為高溫而降解或失效。如果不得不做烘烤,建議使用105±5℃的溫度烘烤,不得超過2個小時,烘烤後建議24小時內用完。

3、烘烤可能對imc生成產生影響,尤其是對hasl(噴錫)、imsn(化學錫、浸鍍錫)表面處理的板子,因為其imc層(銅錫化合物)其實早在pcb階段就已經生成,也就是在pcb焊錫前已生成,烘烤反而會增加這層已生成imc的厚度,造成信賴性問題。

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