PCB新聞 - 濕度對PCBA製造有何影響

濕度的影響是什麼 PCBA manufacturing
At present, 國家對環境保護的要求越來越高，對環境治理的力度越來越大. 這是一個挑戰，也是一個機遇 印刷電路板工廠. 如果 印刷電路板工廠 决心解决環境污染問題, 那麼柔性線路板產品就可以走在市場的前列了, 和 印刷電路板工廠 可以獲得再次發展的機會.
濕度在製造過程中起著關鍵作用. 過低會導致乾燥, ESD新增, 較高的粉塵水准, 範本開口更容易被堵塞, 和範本磨損. 事實證明，濕度過低會直接影響和降低生產能力. 過高會導致資料受潮並吸水, 導致分層, 爆米花效應, 和錫球. 在回流焊接期間，水分還會降低資料的Tg值並新增動態翹曲.

表面濕度簡介

金屬上的吸濕層等。

幾乎所有固體表面（如金屬、玻璃、陶瓷、矽等）都有吸濕層（單層或多分子層），當表面溫度等於周圍空氣的露點溫度（取決於溫度、濕度和氣壓）時，該吸濕層成為可見層。 金屬對金屬的摩擦力隨著濕度的降低而新增。 相對濕度為20%RH及以下時，摩擦力是相對濕度為80%RH時的1.5倍。

有機塑膠上的吸濕層等。

多孔或吸濕表面（環氧樹脂、塑膠、焊劑等）往往會吸收這些吸水層。 即使表面溫度低於露點（冷凝），資料表面也看不到含有水分的吸水層。

正是這些表面上的單分子吸水層中的水滲透到塑膠封裝器件（MSD）中。 當單分子吸水層的厚度接近20層時，這些單分子吸水層吸收的水分最終將導致回流焊接期間的故障。 爆米花效應。

根據IPC-STD-020，應控制塑膠包裝設備在潮濕環境中的暴露

製造過程中濕度的影響

濕度對製造業有許多影響。 一般來說，濕度是看不見的（體重增加除外），但其後果是氣孔、空隙、焊料飛濺、焊球和填充不足的空隙。

對於任何過程，最惡劣的水分條件是水汽凝結。 必須確保基板表面的水分控制在允許範圍內，而不會對資料或工藝產生不利影響。

允許的控制範圍？

在幾乎所有的塗層工藝（矽電晶體製造中的旋塗、掩模和金屬塗層）中，公認的措施是控制與基板溫度相對應的露點。 然而，基板組裝製造業從未考慮過環境問題。 一個值得注意的問題（儘管我們已經發佈了環境控制指南和全球消費者團隊應控制的各種參數）。

隨著器件制造技術向更精細的功能特性發展，更小的組件和更高密度的基板使我們的工藝要求接近微電子和半導體行業的環境要求。

我們已經知道粉塵控制問題及其給設備和工藝帶來的問題。 我們現在需要知道，組件和基板上的高濕度水准（IPC-STD-020）可能會導致資料效能退化、工藝和可靠性問題。

我們敦促一些設備製造商控制其設備中的環境，資料供應商準備的資料可以在更惡劣的環境中使用。 到目前為止，我們發現濕度會導致錫膏、範本、底充資料等出現問題。

通常，焊膏等塗層是通過將固體懸浮在溶劑、水或溶劑混合物中形成的。 應用於金屬基材的這些液體的主要功能是提供與金屬表面的粘附力和粘結力。 然而，如果金屬表面接近環境露點，水可能會部分凝結，而錫膏下的水分會導致粘附問題（塗層下的氣泡等）。

在金屬塗層行業，露點儀可用於確保塗層與金屬基材的附著力。

基本上，該儀器準確量測金屬基板上或周圍的濕度水准，並計算露點，將該結果與被測組件的基板表面溫度進行比較，然後計算基板溫度和露點之間的-T，如果-T如果溫度低於3ë½158；5攝氏度，則零件無法塗覆， 由於附著力差，會產生空隙。

吸濕率與相對濕度RH和露點的關係

當相對濕度約為20%RH時，基板和焊盤上有一層水分子氫鍵，該氫鍵與表面結合（不可見）。 水分子不運動。 在這種狀態下，即使在電效能方面，水也是無害的。 根據基質在車間中的儲存條件，可能會出現一些乾燥問題。 此時，表面上的水分交換水分並蒸發，以保持恒定的單層。

單層的進一步形成取決於基質表面對水的吸收。 環氧樹脂、焊劑和OSP都有很高的吸水率，但金屬表面沒有。

隨著與露點相關的相對濕度RH水准的新增，金屬墊（銅）將吸收更多的水分，甚至通過OSP，形成一個多分子層（多層）。 關鍵是在單分子膜的第20層及以上積聚大量水，電子可以流動，並且由於污染物的存在，將形成樹枝狀晶或CAF。 當接近露點溫度（露點/冷凝）時，多孔表面（如基板）容易吸收大量水，當低於露點溫度時，親水表面會顯著吸收大量水。 對於我們的電子組裝工藝而言，當粘附表面吸收的水分達到臨界量時，將導致助焊劑效率降低、底焊和回流焊期間排氣，以及模版印刷期間錫膏釋放不良等問題。

錫膏

事實上，錫膏的工藝與塗料等塗層材料類似。 盡可能多的助焊劑必須粘附在基板表面，以便有效地從範本開口釋放焊膏。 焊膏接近周圍環境的露點會降低粘合强度，導致焊膏釋放不良。

ECU單元的空氣溫度應盡可能遵循與露點相關的金屬塗層規則，即對於金或錫等金屬塗層，基板溫度不應超過4±1攝氏度的露點溫度。 對於多孔/親水表面，如OSP，我們需要的最低溫度應為–5℃。

DEK按鍵設定

在車間裏，DEK ECU實際上設定了26攝氏度的溫度。 內部環境的相對濕度為45%RH，在內部環境下計算的基板露點溫度為15℃。 進入絲網打印機前記錄的最冷基板溫度為19℃，ÎT（基板溫度和露點之間的差）為（19℃-15℃）4℃，僅滿足金屬安全塗層ASTM和ISO塗層規範（最低4±1℃）的下限，但現場生產操作可能失敗。 多孔表面塗層規範要求基材溫度高於5℃，囙此我們可以假設基材將吸收水分。

如果我們在其他設備上放置冷（19攝氏度）基板，例如富士設備，其中車間濕度>60%RH，我們將獲得2攝氏度的溫度，這根本不符合ASTM/ISO塗層規範的要求。 因為基材太濕。 優化的良好設定應高於露點-5℃。

車間量測

基板表面吸收的水分取決於表面溫度、環境空氣溫度和相對濕度（露點）。 當基板溫度接近露點時，由於形成了一層厚的多分子水，焊盤是濕的，這將導致焊膏的附著力等（粘度）較低，導致焊膏在範本開口處釋放不良。

以下是根據車間情况的各種溫度和濕度範圍計算的臨界溫度。 記錄了19攝氏度、20攝氏度和21攝氏度的3種基板溫度。 圖1顯示了避免吸濕的安全車間濕度和溫度範圍（需要量測設備的內部環境）。

基板溫度越高，對車間環境的要求越低。

露點測試（達因值）

When the humidity increases (>50% RH), 表面溫度 印刷電路板 基板在接近露點溫度的4至5攝氏度範圍內, 所有基板表面潤濕性差. 我們設計了一個室內相對濕度為43%RH的測試, which is basically much lower than the worst case (60% to 65% RH) of the actual workshop measured. 濕度對過程的影響非常普遍. 我們進行了一項測試，將一塊乾淨的基板放在車間的冰柜中半小時，直到其冷卻到低濕度車間所需的露點溫度. 用dyne筆測試時, the dyne value had dropped from> 40 dyne to 37 dyne. 因為這足以解釋濕度對過程的影響, 在高濕度和室溫下，影響會更大, dyne值肯定會下降得更厲害.