防止PCB會過期，以及過期後的處理(lǐ)辦法
2021-01-04 11:13
你(nǐ)知道“爲什麽PCB過期超過保存期限後一定要先烘烤才能SMT過回焊爐”嗎(ma)？
PCB烘烤的主要目的在去(qù)濕除潮，除去(qù)PCB内含或從(cóng)外界吸收的水氣，因爲有些PCB本身(shēn)所使用的材質就(jiù)容易形成水分(fēn)子。
另外，PCB生(shēng)産出來(lái)擺放(fàng)一段時間後也有機(jī)會吸收到環境中的水氣，而水則是造成PCB爆闆(popcorn)或分(fēn)層(delamination)的主要兇手之一。
因爲當PCB放(fàng)置于溫度超過100℃的環境下，比如(rú)回焊爐、波焊爐、熱(rè)風(fēng)平整或手焊等制程時，水就(jiù)會變成水蒸氣，然後快(kuài)速膨脹其體(tǐ)積。
當加熱(rè)于PCB的速度越快(kuài)，水蒸氣膨脹也會越快(kuài)；當溫度越高，則水蒸氣的體(tǐ)積也就(jiù)越大(dà)；當水蒸氣無法即時從(cóng)PCB内逃逸出來(lái)，就(jiù)很有機(jī)會撐脹PCB。
尤其PCB的Z方向最爲脆弱，有些時候可(kě)能會将PCB的層與層之間的導通孔(via)拉斷，有時則可(kě)能造成PCB的層間分(fēn)離(lí)，更嚴重的連PCB外表都(dōu)可(kě)以看(kàn)得(de)到起泡、膨脹、爆闆等現象；
有時候就(jiù)算PCB外表看(kàn)不到以上的現象，但(dàn)其實已經内傷，随着時間過去(qù)反而會造成電器産品的功能不穩定，或發生(shēng)CAF等問(wèn)題，終至造成産品失效。
PCB爆闆的真因剖析與防止對策
PCB烘烤的程序其實還(hái)蠻麻煩的，烘烤時必須将原本的包裝拆除後才能放(fàng)入烤箱中，然後要用超過100℃的溫度來(lái)烘烤，但(dàn)是溫度又不能太高，免得(de)烘烤期間水蒸氣過度膨脹反而把PCB給撐爆。
一般業界對于PCB烘烤的溫度大(dà)多設定在120±5℃的條件(jiàn)，以确保水氣真的可(kě)以從(cóng)PCB本體(tǐ)内消除後，才能上SMT線打闆過回焊爐焊接。
烘烤時間則随着PCB的厚度與尺寸大(dà)小而有所不同，而且對于比較薄或是尺寸比較大(dà)的PCB還(hái)得(de)在烘烤後用重物壓着闆子，這是爲了要降低或避免PCB在烘烤後冷(lěng)卻期間因爲應力釋放(fàng)而導緻PCB彎曲變形的慘劇(jù)發生(shēng)。
因爲PCB一旦變形彎曲，在SMT印刷錫膏時就(jiù)會出現偏移或是厚薄不均的問(wèn)題，連帶的會造成後面回焊時大(dà)量的焊接短(duǎn)路(lù)或是空焊等不良發生(shēng)。
PCB烘烤的條件(jiàn)設定
目前業界一般對于PCB烘烤的條件(jiàn)與時間設定如(rú)下：
1、PCB于制造日(rì)期2個月内且密封良好，拆封後放(fàng)置于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(fàng)超過制造日(rì)期2～6個月，上線前需以120±5℃烘烤2個小時。
3、PCB存放(fàng)超過制造日(rì)期6～12個月，上線前需以120±5℃烘烤4個小時。
4、PCB存放(fàng)超過制造日(rì)期12個月以上，基本上不建議(yì)使用，因爲多層闆的膠合力可(kě)是會随着時間而老化的，日(rì)後可(kě)能會發生(shēng)産品功能不穩等品質問(wèn)題，增加市場返修的機(jī)率，而且生(shēng)産的過程還(hái)有爆闆及吃(chī)錫不良等風(fēng)險。如(rú)果不得(de)不使用，建議(yì)要先以120±5℃烘烤6個小時，大(dà)量産前先試印錫膏投産幾片确定沒有焊錫性問(wèn)題才繼續生(shēng)産。
另一個不建議(yì)使用存放(fàng)過久的PCB是因爲其表面處理(lǐ)也會随着時間流逝而漸漸失效，以ENIG來(lái)說(shuō)，業界的保存期限爲12個月，過了這個時效，視其沉金層的厚度而定，厚度如(rú)果較薄者，其鎳層可(kě)能會因爲擴散作(zuò)用而出現在金層并形成氧化，影(yǐng)響信賴度，不可(kě)不慎。
5、所有烘烤完成的PCB必須在5天内使用完畢，未加工(gōng)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(dà)尺寸PCB烘烤時，采用平放(fàng)堆疊式擺放(fàng)，建議(yì)一疊最多數量建議(yì)不可(kě)超過30片，烘烤完成10鍾内需打開烤箱取出PCB并平放(fàng)使其冷(lěng)卻，烘烤後需壓防闆彎治具。大(dà)尺寸PCB不建議(yì)直立式烘烤，容易闆彎。
2、中小型PCB烘烤時，可(kě)以采用平放(fàng)堆疊式擺放(fàng)，一疊最多數量建議(yì)不可(kě)超過40片，也可(kě)以采直立式，數量不限，烘烤完成10分(fēn)鍾内需打開烤箱取出PCB平放(fàng)使其冷(lěng)卻，烘烤後需壓防闆彎治具。
PCB烘烤時的注意事(shì)項
1、烘烤溫度不可(kě)以超過PCB的Tg點，一般要求不可(kě)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(dà)多在150℃以上。
2、烘烤後的PCB要盡快(kuài)使用完畢，如(rú)果未使用完畢應盡早重新真空包裝。如(rú)果暴露于車間時間過久，則必須重新烘烤。
3、烤箱記得(de)要加裝抽風(fēng)幹燥設備，否則烤出來(lái)的水蒸氣反而會留存在烤箱内增加其相(xiàng)對濕度，不利PCB除濕。
4、以品質觀點來(lái)看(kàn)，使用越是新鮮的PCB焊錫過爐後的品質就(jiù)越好，過期的PCB即使拿去(qù)烘烤後才使用還(hái)是會有一定的品質風(fēng)險。
對PCB烘烤的建議(yì)
1、建議(yì)隻要使用105±5℃的溫度來(lái)烘烤PCB就(jiù)好了，因爲水的沸點是100℃，隻要超過其沸點，水就(jiù)會變成水蒸氣。因爲PCB内含的水分(fēn)子不會太多，所以并不需要太高的溫度來(lái)增加其氣化的速度。
溫度太高或氣化速度太快(kuài)反而容易使得(de)水蒸氣快(kuài)速膨脹，對品質其實不利，尤其對多層闆及有埋孔的PCB，105℃剛剛好高于水的沸點，溫度又不會太高，可(kě)以除濕又可(kě)以降低氧化的風(fēng)險。況且現在的烤箱溫度控制的能力已經比以前提升不少。
2、PCB是否需要烘烤，應該要看(kàn)其包裝是否受潮，也就(jiù)是要觀察其真空包裝内的HIC(Humidity Indicator Card，濕度指示卡)是否已經顯示受潮，如(rú)果包裝良好，HIC沒有指示受潮其實是可(kě)以直接上線不用烘烤的。
3、PCB烘烤時建議(yì)采用「直立式」且有間隔來(lái)烘烤，因爲這樣才能起到熱(rè)空氣對流最大(dà)效果，而且水氣也比較容易從(cóng)PCB内被烤出來(lái)。但(dàn)是對于大(dà)尺寸的PCB可(kě)能得(de)考慮直立式是否會造成闆彎變形問(wèn)題。
4、PCB烘烤後建議(yì)放(fàng)置于幹燥處并使其快(kuài)速冷(lěng)卻，最好還(hái)要在闆子的上頭壓上「防闆彎治具」，因爲一般物體(tǐ)從(cóng)高熱(rè)狀态到冷(lěng)卻的過程反而容易吸收水氣，但(dàn)是快(kuài)速冷(lěng)卻又可(kě)能引起闆彎，這要取得(de)一個平衡。
PCB烘烤的缺點及需要考慮的事(shì)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(yì)對OSP表面處理(lǐ)的闆子做高溫烘烤，因爲OSP薄膜會因爲高溫而降解或失效。如(rú)果不得(de)不做烘烤，建議(yì)使用105±5℃的溫度烘烤，不得(de)超過2個小時，烘烤後建議(yì)24小時内用完。
3、烘烤可(kě)能對IMC生(shēng)成産生(shēng)影(yǐng)響，尤其是對HASL(噴錫)、ImSn(化學錫、浸鍍錫)表面處理(lǐ)的闆子，因爲其IMC層(銅錫化合物)其實早在PCB階段就(jiù)已經生(shēng)成，也就(jiù)是在PCB焊錫前已生(shēng)成，烘烤反而會增加這層已生(shēng)成IMC的厚度，造成信賴性問(wèn)題。
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