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PCB爆板的真因剖析與防止對策
發布時間:2022-11-23 閱讀量:817 來源:必威官方网站手机網整理 作者:必威官方网站手机網

PCB烘烤的主要目的在去濕除潮,除去PCB內(nei) 含或從(cong) 外界吸收的水氣,讓內(nei) 層純膠固化、使內(nei) 層純膠與(yu) 板子結合力更好。烘烤可以消PCB板的內(nei) 應力,也就是穩定了PCB的尺寸。經過烘烤的板在翹曲度方麵有比較大的改變。另外,PCB生產(chan) 出來擺放一段時間後也有機會(hui) 吸收到環境中的水氣,而水則是造成PCB爆板(popcorn)或分層(delamination)的主要凶手之一。  

 

因為(wei) 當PCB放置於(yu) 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(hui) 變成水蒸氣,然後快速膨脹其體(ti) 積。  

 

當加熱於(yu) PCB的速度越快,水蒸氣膨脹也會(hui) 越快;當溫度越高,則水蒸氣的體(ti) 積也就越大;當水蒸氣無法即時從(cong) PCB內(nei) 逃逸出來,就很有機會(hui) 撐脹PCB。  

 

尤其PCB的Z方向最為(wei) 脆弱,有些時候可能會(hui) 將PCB的層與(yu) 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(yan) 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(nei) 傷(shang) ,隨著時間過去反而會(hui) 造成電器產(chan) 品的功能不穩定,或發生CAF等問題,終至造成產(chan) 品失效。   

 

PCB爆板的真因剖析與(yu) 防止對策    

 

PCB烘烤的程序其實還蠻麻煩的,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(ye) 界對於(yu) 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(cong) PCB本體(ti) 內(nei) 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(yu) 尺寸大小而有所不同,而且對於(yu) 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(wei) 了要降低或避免PCB在烘烤後冷卻期間因為(wei) 應力釋放而導致PCB彎曲變形的慘劇發生。  

 

因為(wei) PCB一旦變形彎曲,在SMT印刷錫膏時就會(hui) 出現偏移或是厚薄不均的問題,連帶的會(hui) 造成後麵回焊時大量的焊接短路或是空焊等不良發生。   

   

PCB爆板的真因剖析與(yu) 防止對策

 

PCB烘烤的條件設定    

 

目前業(ye) 界一般對於(yu) PCB烘烤的條件與(yu) 時間設定如下:  

 

1、PCB於(yu) 製造日期2個(ge) 月內(nei) 且密封良好,拆封後放置於(yu) 有溫度與(yu) 濕度控製的環境(30/60%RH,依據IPC-1601)下超過5天者,上線前需以120±5℃烘烤1個(ge) 小時。  

 

2、PCB存放超過製造日期26個(ge) 月,上線前需以120±5℃烘烤2個(ge) 小時。  

 

3、PCB存放超過製造日期612個(ge) 月,上線前需以120±5℃烘烤4個(ge) 小時。  

 

4、PCB存放超過製造日期12個(ge) 月以上,基本上不建議使用,因為(wei) 多層板的膠合力可是會(hui) 隨著時間而老化的,日後可能會(hui) 發生產(chan) 品功能不穩等品質問題,增加市場返修的機率,而且生產(chan) 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(ge) 小時,大量產(chan) 前先試印錫膏投產(chan) 幾片確定沒有焊錫性問題才繼續生產(chan) 。  

 

另一個(ge) 不建議使用存放過久的PCB是因為(wei) 其表麵處理也會(hui) 隨著時間流逝而漸漸失效,以ENIG來說,業(ye) 界的保存期限為(wei) 12個(ge) 月,過了這個(ge) 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(hui) 因為(wei) 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(nei) 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(ge) 小時。 

    

PCB爆板的真因剖析與(yu) 防止對策

  

PCB烘烤時的堆疊方式    

 

1、大尺寸PCB烘烤時,采用平放堆疊式擺放,建議一疊最多數量建議不可超過30片,烘烤完成10鍾內(nei) 需打開烤箱取出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,可以采用平放堆疊式擺放,一疊最多數量建議不可超過40片,也可以采直立式,數量不限,烘烤完成10分鍾內(nei) 需打開烤箱取出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PCBTg點比較低,現在無鉛PCBTg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(yu) 車間時間過久,則必須重新烘烤。  

 

3、烤箱記得要加裝抽風幹燥設備,否則烤出來的水蒸氣反而會(hui) 留存在烤箱內(nei) 增加其相對濕度,不利PCB除濕。  

 

PCB爆板的真因剖析與(yu) 防止對策

 

PCB烘烤的建議    

 

1、建議隻要使用105±5℃的溫度來烘烤PCB就好了,因為(wei) 水的沸點是100℃,隻要超過其沸點,水就會(hui) 變成水蒸氣。因為(wei) PCB內(nei) 含的水分子不會(hui) 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(yu) 水的沸點,溫度又不會(hui) 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製的能力已經比以前提升不少。  

 

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(nei) 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烘烤時建議采用「直立式」且有間隔來烘烤,因為(wei) 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(cong) PCB內(nei) 被烤出來。但是對於(yu) 大尺寸的PCB可能得考慮直立式是否會(hui) 造成板彎變形問題。  

    

PCB爆板的真因剖析與(yu) 防止對策

 

PCB烘烤的缺點及需要考慮的事項     

 

1、烘烤會(hui) 加速PCB表麵鍍層的氧化,而且越高溫度烘烤越久越不利。  

 

2、不建議對OSP表麵處理的板子做高溫烘烤,因為(wei) OSP薄膜會(hui) 因為(wei) 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(ge) 小時,烘烤後建議24小時內(nei) 用完。  

 

3、烘烤可能對IMC生成產(chan) 生影響,尤其是對HASL(噴錫)ImSn(化學錫、浸鍍錫)表麵處理的板子,因為(wei) 其IMC(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(hui) 增加這層已生成IMC的厚度,造成信賴性問題。

 

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