PCB科技 - PCB過期後的處理方法和技巧

你知道“為什麼在SMT可以在回流焊爐中使用之前，PCB必須在過期日期超過保質期後烘烤”嗎?

主要目的 PCB烘烤 是除濕和除濕, 並去除PCB中的水分或從外部吸收的水分, 因為印刷電路板本身使用的一些資料很容易形成水分子.

此外，PCB生產並放置一段時間後，有機會吸收環境中的水分，而水是PCB爆裂或分層的主要殺手之一。 因為當PCB放置在溫度超過100°C的環境中時，如回流焊爐、波峰焊爐、熱風整平或手工焊接，水會變成水蒸氣，然後迅速膨脹其體積。

PCB的加熱速度越快，水蒸氣的膨脹越快； 溫度越高，水汽體積越大； 當水蒸氣不能立即從PCB中逸出時，PCB很有可能膨脹。

特別是，PCB的Z方向最脆弱。 有時PCB各層之間的過孔可能會斷裂，有時可能會導致PCB各層分離。 更嚴重的是，甚至可以看到PCB的外觀。 起泡、膨脹、爆裂等現象。；

有時，即使上述現象在印刷電路板的外部看不到，實際上也是內部損傷。 隨著時間的推移，它將導致電力產品功能不穩定，或CAF和其他問題，最終導致產品故障。

真實原因分析 PCB爆炸 and preventive countermeasures

PCB烘焙過程實際上相當麻煩。 在烘焙過程中，在放入烤箱之前必須去除原始包裝，然後溫度必須超過100攝氏度才能進行烘焙，但溫度不應過高，以免進入烘焙期。 水蒸氣的過度膨脹實際上會使PCB爆裂。

通常，在行業中，PCB烘烤溫度通常設定為120±5攝氏度，以確保在SMT線用於回流焊接之前，能够真正消除PCB體中的水分。

烘烤時間隨PCB的厚度和尺寸而變化。 對於較薄或較大的PCB，在烘烤後必須用重物按壓電路板。 這是為了减少或避免PCB在烘烤後冷卻過程中因應力釋放而導致PCB彎曲變形的悲劇發生。

因為一旦PCB變形和彎曲，在SMT中列印錫膏時會出現偏移或厚度不均勻的問題，這將在隨後的回流過程中導致大量的焊料短路或空焊缺陷。

PCB烘焙條件設定

現時，業界普遍將PCB烘烤的條件和時間設定如下：

1.PCB在製造日期後2個月內密封良好。 開箱後，將其放置在溫度和濕度受控的環境中（根據IPC-1601，溫度為-30攝氏度/相對濕度為60%）5天以上。 在120±5攝氏度下烘烤1小時。

2.PCB在生產日期後儲存2至6個月，必須在120±5°C下烘烤2小時後才能上線。

3.PCB在生產日期後儲存6-12個月，必須在120±5°C下烘烤4小時後才能上線。

4、PCB自製造之日起存放超過12個月，基本上不推薦，因為多層板的附著力會隨著時間的推移而老化，未來可能會出現產品功能不穩定等品質問題，這將新增維修市場。 此外，在生產過程中存在鋼板爆裂和錫腐蝕不良的風險。 如果不允許使用，建議在120±5攝氏度下烘烤6小時。 在批量生產之前，首先嘗試列印幾塊錫膏，並確保在繼續生產之前沒有可焊性問題。

另一個原因是不建議使用儲存時間過長的PCBA，因為它們的表面處理會隨著時間的推移逐漸失效。 對於ENIG，該行業的保質期為12個月。 厚度取決於厚度。 如果厚度較薄，由於擴散效應，鎳層可能會出現在金層上並形成氧化，這將影響可靠性，囙此不應小心。

5、所有經過烘焙的PCBA必須在5天內使用，未經加工的PCBA必須在120±5°C的溫度下再烘焙1小時才能上線。

PCB烘烤期間的堆疊方法

1、烘烤大尺寸PCB時，應採用水准堆疊管道。 建議堆疊的最大數量不應超過30件。 烤箱需要在烘烤完成後10分鐘內打開，取出PCB並將其平放以冷卻。 烘烤防彎夾具後按壓。 不建議將大尺寸PCB用於垂直烘焙，因為它們容易彎曲。

2、中小型印刷電路板烘烤時，可水准放置並堆疊。 堆疊的最大數量不應超過40件，也可以直立，數量不受限制。 您需要在烘烤完成後10分鐘內打開烤箱並取出PCB。 讓其冷卻，並在烘烤後按下防彎曲夾具。

PCB烘烤時的注意事項

1、烘烤溫度不應超過PCB的Tg點，一般要求不應超過125°C。早期，一些含鉛PCB的Tg點相對較低，現在無鉛PCB的Tg大多在150°C以上。

2、烤好的PCB應儘快用完。 如果未用完，應儘快進行真空包裝。 如果暴露在車間太長時間，必須再次烘烤。

3、切記在烘箱中安裝通風乾燥設備，否則蒸汽會留在烘箱中，並新增其相對濕度，這不會使PCB除濕。

4、從質量角度來看，PCB焊料使用越新鮮，烤箱後的質量越好。 過期的PCB即使在烘烤後使用，也會有一定的質量風險。

PCB烘烤建議

1、建議使用105±5攝氏度的溫度烘烤PCB，因為水的沸點是100攝氏度，只要超過沸點，水就會變成蒸汽。 由於PCB不包含太多的水分子，囙此不需要太高的溫度來提高其蒸發速率。

如果溫度過高或氣化速度過快，很容易導致水蒸汽快速膨脹，這實際上不利於質量，尤其是對於多層板和埋孔PCB。 105攝氏度剛好高於水的沸點，溫度不會太高。， 可以除濕並降低氧化風險。 此外，當前烤箱控制溫度的能力得到了很大提高。

2、PCB是否需要烘烤取決於其包裝是否潮濕，即觀察真空包裝中的HIC（濕度訓示卡）是否顯示潮濕。 如果包裝良好，HIC並不表示潮濕，實際上它可以直接放在線上而不需要烘烤。

3、PCB烘烤時，建議使用“直立”和間隔烘烤，因為這可以實現熱空氣對流的最大效果，並且濕氣更容易從PCB中烘烤出來。 然而，對於大尺寸PCB，可能需要考慮垂直類型是否會導致電路板彎曲和變形。

4、PCB烘烤後，建議將其放置在乾燥的地方，讓其快速冷卻。 最好將“防彎曲夾具”壓在板的頂部，因為一般物體很容易吸收從高熱狀態到冷卻過程中的水蒸氣。 然而，快速冷卻可能會導致鋼板彎曲，這需要平衡。

PCB烘烤的缺點和需要考慮的事項

1、烘烤會加速PCB表面塗層的氧化，溫度越高，烘烤時間越長，越不利。

2、不建議在高溫下烘烤OSP表面處理板，因為OSP膜會因高溫而降解或失效。 如果你必須烘烤，建議在105±5°C的溫度下烘烤，不超過2小時，並且建議在烘烤後24小時內用完。

3. Baking may have an impact on 這個 formation of IMC, especially for HASL (tin spray), ImSn (chemical tin, immersion tin plating) surface treatment boards, because the IMC layer (copper tin compound) is actually as early as the PCB stage Generation, 那就是, 之前已經生成過 PCB焊接, 烘烤會新增生成的IMC層的厚度, 導致可靠性問題.