其他相關文章: | ||||
![]() 【PCB板材選擇】試題 |
![]() SMT前PCB後製人工手動拼板 |
![]() PCB板材的結構與功用介紹 |
![]() 快速移除PCB防焊(綠漆)的方法-雷射 |
![]() PCB電路板為何要有測試點? |
无觅 |
PCB爆板的真因剖析與防止
PCB板材的結構與功用介紹
其他相關文章: | ||||
![]() 【PCB板材選擇】試題 |
![]() PCB爆板的真因剖析與防止 |
![]() 整理幾種常見PCB表面處理的優缺點 |
![]() PCB電路板為何要有測試點? |
![]() 快速移除PCB防焊(綠漆)的方法-雷射 |
无觅 |
【PCB板材選擇】試題
其他相關文章: | ||||
![]() PCB板材的結構與功用介紹 |
![]() PCB爆板的真因剖析與防止 |
![]() 快速移除PCB防焊(綠漆)的方法-雷射 |
![]() PCB銅箔厚度、線寬與最大負載電流間的關係 |
![]() PCB電路板為何要有測試點? |
无觅 |
何謂濕敏零件(Moisture Sensitive Devices)?
其他相關文章: | ||||
![]() 【PCB板材選擇】試題 |
![]() 封裝濕敏零件烘烤常見問題整理 |
![]() IPC-JEDEC-J-STD-033 濕敏零件的烘烤條件 |
![]() 電路板零件掉落,該如何著手分析、判斷並釐清問題點 |
![]() 何種零件需要執行MSL(濕敏等級)? |
无觅 |
PCB烘烤的迷思:PCB上線前烘烤可以增加焊錫性嗎?
為什麼過期的PCB要先烘烤才能打SMT或過爐?
對許多工程師來說,他們可能就是搞不懂「為什麼 PCB過期超過保存期限後一定要先烘烤才能打SMT過回焊爐呢?」,還是你覺得不管PCB有沒有過期總之先烤了再說?哪你知道PCB過期後為何需要烘烤?PCB烘烤又有那些限制?
(對於大陸那些盜文網站,複製貼上本站文章後,居然還改成自己公司的名字,感到無恥!文章內容部份防止複製編排可能造成您閱讀的不便,請見諒!)
PCB烘烤的主要目的在去濕除潮,除去PCB內含或從外界吸收的水氣,因為有些PCB本身所使用的材質就容易形成水分子,另外,PCB生產出來擺放一段時間後也有機會吸收到環境中的水氣,而「水」則是造成PCB爆板(popcorn)或分層(delamination)的主要兇手之一。
|
|
因為當PCB放置於溫度超過100°C的環境下,比如回焊爐、波焊爐、熱風重工或手焊…等製程時,「水」就會變成水蒸氣,然後快速膨脹其體積,當加熱於PCB的速度越快,水蒸氣膨脹也會越快,當溫度越高,則水蒸氣的體積也就越大,當水蒸氣無法即時從PCB內逃逸出來,就很有機會撐脹PCB,尤其PCB的Z方向最為脆弱,有些時候可能會將PCB的層與層之間的導通孔(via)拉斷,有時則可能造成PCB的層間分離,更嚴重的連PCB外表都可以看得到起泡、膨龜、爆板等現象,有時候就算PCB外表看不到以上的現象,但其實已經內傷,隨著時間過去反而會造成電器產品的功能不穩定,或發生CAF等問題,終至造成產品失效。
建議延伸相關閱讀:PCB爆板的真因剖析與防止對策
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°C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,一般業界對於PCB烘烤的溫度大多設定在120+/-5°C的條件,以確保水氣真的可以從PCB本體內消除後,才能上SMT線打板過回焊爐焊接,烘烤時間則隨著PCB的厚度與尺寸大小而有所不同,而且對於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,這是為了要降低或避免PCB在烘烤後冷卻期間因為應力釋放而導致PCB彎曲變形的慘劇發生,因為PCB一旦變形彎曲,在SMT印刷錫膏時就會出現偏移或是厚薄不均的問題,連帶的會造成後面回焊時大量的焊接短路或是空焊等不良發生。
PCB烘烤的條件設定
目前業界一般對於PCB烘烤的條件與時間設定如下:
1.PCB於製造日期2個月內且密封良好,拆封後放置於有溫度與濕度控制的環境(≦30°C/60%RH,依據IPC-1601)下超過5天者,上線前需以120+/-5°C烘烤1個小時。
2.PCB存放超過製造日期2~6個月,上線前需以120+/-5°C烘烤2個小時。
3.PCB存放超過製造日期6~12個月,上線前需以120+/-5°C烘烤4個小時。
4.PCB存放超過製造日期12個月以上,基本上不建議使用,因為多層板的膠合力可是會隨著時間而老化的,日後可能會發生產品功能不穩等品質問題,增加市場返修的機率,而且生產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°C烘烤6個小時,大量產前先試印錫膏投產幾片確定沒有焊錫性問題才繼續生產。另一個不建議使用存放過久的PCB是因為其表面處理也會隨著時間流逝而漸漸失效,以ENIG來說,業界的保存期限為12個月,過了這個時效,視其沉金層的厚度而定,厚度如果較薄者,其鎳層可能會因為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天內使用完畢,未加工完畢的PCB上線前必須重新以120+/-5°C再烘烤1個小時。
PCB烘烤時的堆疊方式
1.大尺寸PCB烘烤時,採用平放堆疊式擺放,建議一疊最多數量建議不可超過30片,烘烤完成10鐘內需打開烤箱取出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,容易板彎。
2.中小型PCB烘烤時,可以採用平放堆疊式擺放,一疊最多數量建議不可超過40片,也可以採直立式,數量不限,烘烤完成10鐘內需打開烤箱取出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°C。早期某些含鉛的PCB之Tg點比較低,現在無鉛PCB的Tg大多在150°C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。如果暴露於車間時間過久,則必須重新烘烤。
3.烤箱記得要加裝抽風乾燥設備,否則烤出來的水蒸氣反而會留存在烤箱內增加其相對濕度,不利PCB除濕。
4.以品質觀點來看,使用越是新鮮的PCB焊錫過爐後的品質就越好,過期的PCB即使拿去烘烤後才使用還是會有一定的品質風險。
工作熊個人對PCB烘烤的建議:
1.工作熊個人建議只要使用105+/-5°C的溫度來烘烤PCB就好了,因為水的沸點是100°C,只要超過其沸點,水就會變成水蒸氣,因為PCB內含的水分子不會太多,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°C剛剛好高於水的沸點,溫度又不會太高,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,應該要看其包裝是否受潮,也就是要觀察其真空包裝內的 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。
2.PCB烘烤時建議採用「直立式」且有間隔來烘烤,因為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PCB內被烤出來。但是對於大尺寸的PCB可能得考慮直立式是否會造成板彎變形問題。
3.PCB烘烤後建議放置於乾燥處並使其快速冷卻,最好還要在板子的上頭壓上「防板彎治具」,因為一般物體從高熱狀態到冷卻的過程反而容易吸收水氣,但是快速冷卻又可能引起板彎,這要取得一個平衡。
PCB烘烤的缺點及需要考慮的事項:
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。
PCB烘烤的迷思:PCB上線前烘烤可以增加焊錫性嗎?
2.不建議對OSP表面處理的板子做高溫烘烤,因為OSP薄膜會因為高溫而降解或失效。如果不得不做烘烤,建議使用105+/-5°C的溫度烘烤,不得超過2個小時,烘烤後建議24小時內用完。
3.烘烤可能對IMC生成產生影響,尤其是對HASL(噴錫)、ImSn(化學錫、浸鍍錫)表面處理的板子,因為其IMC層(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,烘烤反而會增加這層已生成IMC的厚度,造成信賴性問題。
延伸閱讀:
封裝濕敏零件烘烤常見問題整理
電路板PCB板材的結構與功用介紹
IPC-JEDEC-J-STD-033 濕敏零件的烘烤條件
使用過保存期限的PCB會有何風險?烘烤就可以了嗎?
所有的材料其實都有其保存期限(Shelf-life),只是有些保存期限較長,而有些保存期限較短而已。那使用過期材料會有什麼問題?想想你吃了過期食物會有何問題?那使用過期的PCB(Printed Circuit Board,電路板)會有何問題?
在回答「過期PCB使用」問題前首先要問問大家,PCB的作用是什麼?它在電子組裝廠需要進行什麼加工?
PCB的最大作用是作為電子零件的載體來傳遞電子訊號,所以如果有零件無法被焊接於PCB或是接觸點無法有效傳遞電子訊號,將會影響到電子產品的功能,或是造成間歇性的功能不良。
(對於大陸那些盜文網站,複製貼上本站文章後,居然還改成自己公司的名字,感到無恥!文章內容部份防止複製編排可能造成您閱讀的不便,請見諒!)
那電子零件又是如何被焊接到PCB的呢?
現在的PCB焊接工藝幾乎都使用約240~250°C的高溫將焊料(錫膏或錫絲)融化後連接電子零件焊腳與PCB,所以問題就來了,過期PCB能否可以至少承受兩次250°C以上的高溫而不會出現問題,之所以說承受兩次高溫是因為現在一般的PCBA製程都是雙面焊接板。
基於以上理解,現在就可以來看看『使用過期PCB到底可能會發生什麼事了?』,以下問題不見得一定都會發生,但都有風險,所以如果你還想使用過期PCB,必須要澄清以下問題不會發生:
過期PCB可能造成PCB表面焊墊發生氧化
焊墊氧化後將造成焊錫不良,最終可能導致功能失效或掉件風險。電路板不同的表面處理對於抗氧化的效果會不一樣,原則上ENIG要求要在12個月內用完,而OSP則要求要在六個月內用完,建議依照PCB板廠的保存期限(shelf life)以確保品質。
OSP板一般可以送回板廠洗掉OSP薄膜再重新上一層新的OSP,但OSP酸洗去除時有機會損傷其銅箔線路,所以最好洽詢板廠確認是否可以重新處理OSP膜。
ENIG板則無法重新處理,一般建議進行「壓烤」,然後試焊性有無問題。
過期PCB可能會吸濕造成爆板
電路板吸濕後經過回焊時可能會引起爆米花(popcorn)效應、爆板或分層等問題。這個問題雖然可以經由烘烤來解決,但並不是每種板子都適合烘烤,而且烘烤有可能會引起其他的品質問題。
一般來說OSP板不建議烘烤,因為高溫烘烤後會損害OSP膜,但也看過有人將OSP拿去烘烤,但是烘烤時間要盡量縮短,溫度還不可以太高,烘烤後更必須要在最短時間內過完回焊爐,挑戰不少,否則的話焊墊會出現氧化,影響焊接。
相關延伸閱讀:
過期PCB的膠合能力可能會降解變質
電路板生產出來後其層與層(layer to layer)之間的膠合能力就會隨著時間而漸漸降解甚至變質,也就是說隨著時間增加,電路板的層與層之間的結合力會漸漸下降。
如此的電路板在經過回焊爐高溫時,因為不同材料組成的電路板會有不同的熱膨脹係數,在熱脹冷縮的作用下,有可能造成電路板分層(de-lamination)、表面氣泡產生,這將嚴重影響電路板的可靠性與長期信賴度,因為電路板分層可能會拉斷電路板層與層之間的導通孔(via),造成電氣特性不良,最麻煩的是可能發生間歇性不良問題,更有可能造成CAF(微短路)而不自知。
延伸閱讀:
電子製造工廠如何產出一片電路板(PCBA)
如何運用TQRDCE評鑑考核一家SMT代工廠
電路板內層微短路現象(CAF,Conductive Anodic Filament)
用影片介紹SMT(Surface Mount Technology)製程(含紅膠點膠機)
PCB是濕敏零件嗎?PCB也有濕敏等級嗎?
嚴格上來說,PCB不是「濕敏零件(Moisture Sensitive Devices)」,因為在IPC-J-STD-020及IPC-J-STD-033這兩份文件中所規範的濕敏零件都只是針對非密封固態的表面貼片零件(SMD)。但是,溼度確實又會對PCB造成非常嚴重的影響,就如同濕敏零件,一旦PCB吸濕受潮後又快速進入高溫時就會有「分層(de-lamination)」及發生「爆米花效應(Popcorn Effect)」的風險,因此,一般PCB都需要乾燥處理並使用真空防潮包裝來存放,而PCB吸濕受潮後也需要烘烤才能進行高溫的焊接製程。
IPC針對PCB的儲存與作業特別制定了一份工業標準IPC-1602(取代IPC-1601),這份文件其實大量參考IPC-J-STD-033內容,並規範PCB包裝時需使用防潮包裝(MBB)且內置濕度指示卡(HIC,Humidity Indicator Card)以及乾燥劑(desiccant),更規定PCB受潮後的建議烘烤(baking)條件,不過其烘烤條件並不是依照PCB的厚度,而是取決於PCB的不同表面處理(finishes),因為相同的溫度與時間會對不同表面處理的材質產生不同的品質影響。
建議延伸閱讀:
也就是說PCB雖然不是濕敏零件,但我們卻必須以類似濕敏零件的方法來管控它,當它暴露於大氣環境過久,仍然會吸濕並需要以烘烤(bake)的方式來對PCB進行去濕除潮。
(對於大陸那些盜文網站,複製貼上本站文章後,居然還改成自己公司的名字,感到無恥!文章內容部份防止複製編排可能造成您閱讀的不便,請見諒!)
PCB也有濕敏等級嗎?
至於PCB是否有濕敏等級(Moisture Sensitive Level)?文件中並未明確說明,文件中僅指出PCB的濕敏等級需以PCB的樹脂(resin)材料來判定,而建議的判斷標準則為PCB的含水量,如果焊錫的最高溫度可能高達260℃時,建議含水率(MAMC, Maximum Acceptable Moisture Content)為重量比的0.1%(以下無鉛製程),如果焊錫最高溫度只有230℃時,建議含水率(MAMC)為重量比的0.5%以下(含鉛)。而含水率的量測方法則規定在IPC-TM-650文件中。
所以,如果你還想問PCB的濕敏等級為何?最好的方法就是詢問你的PCB供應商,請供應商依據板材的樹脂測試含水率後,提供PCB可以暴露的產線車間(shop floor)環境溫溼度,以及暴露於車間多久後需要重新烘烤的準則。
-
IPC-J-STD-020 JOINT IPC/JEDEC Standard Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Non-hermetic Surface Mount Devices (SMDs)
-
IPC-J-STD-033 JOINT IPC/JEDEC Standard for Handling, Packing, Shipping, and Use of Moisture/Reflow Sensitive Surface-Mount Devices
-
IPC-1601 Printed Board Handling and Storage Guidelines
-
IPC-1602 Printed Board Handling and Storage Guidelines (取代IPC-1601A以後的版本)
延伸閱讀:
The post PCB是濕敏零件嗎?PCB也有濕敏等級嗎? first appeared on 電子製造,工作狂人(ResearchMFG).