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PCB为什么要先烘烤才能SMT?

发布时间:2019-07-30 13:24:01 分类:行业新闻

 PCB烘烤的主要目的在去湿除潮,除去PCB内含或从外界吸收的水气,因为有些PCB本身所使用的材质就容易形成水分子,另外,PCB生产出来摆放一段时间后也有机会吸收到环境中的水气,而「水」则是造成PCB爆板(popcorn)或分层(delamination)的主要凶手之一。

 
因为当PCB放置于温度超过100℃的环境下,比如回焊炉、波焊炉、热风平整或手焊…等制程时,「水」就会变成水蒸气,然后快速膨胀其体积,当加热于PCB的速度越快,水蒸气膨胀也会越快,当温度越高,则水蒸气的体积也就越大,当水蒸气无法即时从PCB内逃逸出来,就很有机会撑胀PCB,尤其PCB的Z方向最为脆弱,有些时候可能会将PCB的层与层之间的导通孔(via)拉断,有时则可能造成PCB的层间分离,更严重的连PCB外表都可以看得到起泡、膨龟、爆板等现象,有时候就算PCB外表看不到以上的现象,但其实已经内伤,随着时间过去反而会造成电器产品的功能不稳定,或发生CAF等问题,终至造成产品失效。
 
PCB烘烤的程序其实还蛮麻烦的,烘烤时必须将原本的包装拆除后才能放入烤箱中,然后要用超过100℃的温度来烘烤,但是温度又不能太高,免得烘烤期间水蒸气过度膨胀反而把PCB给撑爆,一般业界对于PCB烘烤的温度大多设定在120+/-5℃的条件,以确保水气真的可以从PCB本体内消除后,才能上SMT线打板过回焊炉焊接,烘烤时间则随着PCB的厚度与尺寸大小而有所不同,而且对于比较薄或是尺寸比较大的PCB还得在烘烤后用重物压着板子,这是为了要降低或避免PCB在烘烤后冷却期间因为应力释放而导致PCB弯曲变形的惨剧发生,因为PCB一旦变形弯曲,在SMT印刷锡膏时就会出现偏移或是厚薄不均的问题,连带的会造成后面回焊时大量的焊接短路或是空焊等不良发生。
 
PCB烘烤的条件设定
目前业界一般对于PCB烘烤的条件与时间设定如下:
1、PCB于制造日期2个月内且密封良好,拆封后放置于有温度与湿度控制的环境(≦30℃/60%RH,依据IPC-1601)下超过5天者,上线前需以120+/-5℃烘烤1个小时。
2、PCB存放超过制造日期2~6个月,上线前需以120+/-5℃烘烤2个小时。
3、PCB存放超过制造日期6~12个月,上线前需以120+/-5℃烘烤4个小时。
4、PCB存放超过制造日期12个月以上,基本上不建议使用,因为多层板的胶合力可是会随着时间而老化的,日后可能会发生产品功能不稳等品质问题,增加市场返修的机率,而且生产的过程还有爆板及吃锡不良等风险。如果不得不使用,建议要先以120+/-5℃烘烤6个小时,大量产前先试印锡膏投产几片确定没有焊锡性问题才继续生产。另一个不建议使用存放过久的PCB是因为其表面处理也会随着时间流逝而渐渐失效,以ENIG来说,业界的保存期限为12个月,过了这个时效,视其层的厚度而定,厚度如果较薄者,其镍层可能会因为扩散作用而出现在金层并形成氧化,影响信赖度,不可不慎。
5、所有烘烤完成的PCB必须在5天内使用完毕,未加工完毕的PCB上线前必须重新以120+/-5℃再烘烤1个小时。
 
PCB烘烤时的堆叠方式
1、大尺寸PCB烘烤时,采用平放堆叠式摆放,建议一叠最多数量建议不可超过30片,烘烤完成10钟内需打开烤箱取出PCB并平放使其冷却,烘烤后需压防板弯治具 。大尺寸PCB不建议直立式烘烤,容易板弯。
2、中小型PCB烘烤时,可以采用平放堆叠式摆放,一叠最多数量建议不可超过40片,也可以采直立式,数量不限,烘烤完成10分钟内需打开烤箱取出PCB平放使其冷却,烘烤后需压防板弯治具。
 
 
PCB烘烤时的注意事项:
1、烘烤温度不可以超过PCB的Tg点,一般要求不可以超过125℃。早期某些含铅的PCB的Tg点比较低,现在无铅PCB的Tg大多在150℃以上。
2、烘烤后的PCB要尽快使用完毕,如果未使用完毕应尽早重新真空包装。如果暴露于车间时间过久,则必须重新烘烤。
3、烤箱记得要加装抽风干燥设备,否则烤出来的水蒸气反而会留存在烤箱内增加其相对湿度,不利PCB除湿。
4、以品质观点来看,使用越是新鲜的PCB焊锡过炉后的品质就越好,过期的PCB即使拿去烘烤后才使用还是会有一定的品质风险。
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