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对PCB高频板进行烘烤的原因

发布日期:2022-12-06 10:36:51  |  关注:784

  PCB高频板烘烤的主要目的是去除PCB高频板中含有的或从外界吸收的水分和湿气,因为有些PCB高频板材料容易形成水分子。

  另外,PCB高频板生产出来放置一段时间后,也有机会吸收环境中的水分,水是导致PCB高频板爆米花分层的主要杀手之一。因为当PCB高频板放置在温度超过100℃的环境中,如回流焊炉、波峰焊炉、热风整平或手工焊接时,水会变成水蒸气,然后体积会迅速膨胀。

  PCB高频板受热越快,水蒸气膨胀越快。温度越高,水蒸气的体积越大。当水蒸气无法立即从PCB高频板中逸出时,很有可能会使PCB高频板膨胀。

  尤其是PCB高频板的Z方向最脆弱。有时,PCB高频板层间的过孔可能会断开,有时,可能会导致PCB高频板层间分离。更严重的是,连PCB高频板的外观都可以看到有气泡、膨胀、爆板等现象。

  有时候,即使在PCB高频板的外观上看不到上述现象,实际上也有内伤,久而久之会导致电器产品功能不稳定或CAF等问题,最终导致产品失效。

  PCB高频板板爆炸的真正原因分析及预防措施

  其实PCB高频板的烘焙过程还是挺麻烦的。烘烤时,必须将原封装拆下后才能放入烤箱,然后在100℃以上的温度下烘烤,但温度不能太高,以免烘烤时水蒸气过度膨胀,造成PCB高频板爆炸。

6层PCB高频板 4350纯压板.jpg

  一般工业上PCB高频板的烘烤温度大多设定在120±5℃,以保证水汽能真正从PCB高频板板体中排除,然后在SMT线上打孔,在回流焊炉中焊接。

  烘烤时间因PCB高频板板的厚度和尺寸而异,对于较薄或较大的PCB高频板板,烘烤后需要用较重的重物压板。这是为了减少或避免烘烤后冷却过程中应力释放导致PCB高频板弯曲变形的悲剧。

  因为PCB高频板一旦变形弯曲,在SMT上印刷焊膏时就会出现偏差或厚薄不均的问题,导致后续回流焊出现大量短路或虚焊等缺陷。

  PCB高频板烘烤条件的设置

  目前业界对PCB高频板烘烤的条件和时间一般设定如下:

  1.PCB高频板应在制造日期的2个月内密封好。开箱后,应放置在温度和湿度受控的环境中(≦30℃/60%RH,根据IPC-1601)5天以上,并在上线前在120±5℃下烘烤1小时。

  2.PCB高频板板应存放超过生产日期2~6个月,上线前应在120±5℃烘烤2小时。

  3.PCB高频板应在超过生产日期后存放6~12个月,上线前应在120±5℃烘烤4小时。

  4.基本不建议使用超过生产日期存放12个月以上的PCB高频板,因为多层板的附着力会随着时间老化,未来可能会出现产品功能不稳定等质量问题,增加市场修复的概率。而且生产过程中存在爆板、耗锡不良等风险。如果非要用,建议120±5℃烘烤6小时。生产前,试印大量锡膏,投入几片生产,确保没有焊接问题。不建议使用存放过久的PCB高频板的另一个原因是,随着时间的推移,其表面处理会逐渐失效。就ENIG而言,该行业的保质期为12个月。过了这个时效期,就看它的金矿层厚度了。如果厚度较薄,其镍层可能会出现在金沉积物中,并因扩散而形成氧化,影响可靠性。你不应该粗心大意。

  5.所有烘烤过的PCB高频板必须在5天内使用,未处理的PCB高频板必须在120±5℃下再烘烤一个小时才能上线。

  印刷电路板烘烤时的堆叠方法

  1.烘烤大尺寸PCB高频板时,应放平堆放。建议堆叠的PCB高频板最多不超过30个。烘烤完成后,应打开烤箱取出PCB高频板板,让其冷却平整。烘烤后,应按压防弯曲夹具。大PCB高频板不建议竖着烤,容易弯曲。

  2.烘烤中小型PCB高频板板时,可以横放叠放。堆叠PCB高频板的最大数量建议不超过40,也可以是垂直的,数量不限。烘烤完成后,10分钟内要打开烤箱,取出PCB高频板板,水平放置降温。烘烤后,应按压防弯曲夹具。

  PCB高频板烘烤中的注意事项

  1.烘烤温度不能超过PCB高频板的Tg点,一般要求不能超过125℃。早期一些含铅多氯联苯的Tg点比较低,现在无铅多氯联苯的Tg大多在150℃以上。

  2.烘烤过的PCB高频板应尽快用完。如果没有用完,应尽快再次真空包装。如果暴露在车间太久,必须重新烘烤。

  3.记得在烘箱内安装排气干燥设备,否则烘烤后的水蒸气会残留在烘箱内增加其相对湿度,对PCB高频板除湿不利。

  4.从质量上看,使用的PCB高频板焊料越新鲜,质量会越好。即使过期的PCB高频板在使用前经过烘烤,仍然会存在一定的质量风险。

  关于PCB高频板烘烤的建议

  1.PCB高频板是否需要烘烤取决于它的包装是否潮湿,也就是说,它的真空包装中的HIC(湿度指示卡)是否已经显示潮湿。包装好的话,HIC如果不注明潮湿,其实可以不烤就上线。

  2.在烘烤PCB高频板板时,建议采用间隔式“立式”烘烤,因为这样可以达到热风对流的最大效果,水分更容易被烘烤出PCB高频板板。但对于大尺寸PCB高频板,可能需要考虑立式是否会造成弯曲变形。

  3.建议PCB高频板在105±5℃的温度下烘烤,因为水的沸点是100℃。只要超过沸点,水就会变成水蒸气。因为PCB高频板不含太多水分子,所以不需要太高的温度来增加其气化速度。温度过高或气化速度过快,水蒸气会迅速膨胀,实际上对品质是不利的。尤其是多层板和有埋孔的PCB高频板,105℃刚好在水的沸点以上,温度不会太高,可以除湿,降低氧化的风险。此外,烤箱温度控制能力也有了很大提高。

  4.PCB高频板烤好后,建议放在干燥的地方,迅速冷却。最好在板材顶部压一个“防板材弯曲夹具”,因为一般物体从高温到冷却的过程中容易吸潮,但快速冷却可能会造成板材弯曲,这就需要一个平衡。

  PCB高频板烘烤的缺点及应考虑的问题

  1.烘烤会加速PCB高频板表面涂层的氧化,温度越高,烘烤时间越长,越不利。

  2.不建议在高温下烘烤OSP表面处理过的高频电路板,因为OSP膜会因高温而降解或失效。如果一定要烤,建议105±5℃烤不超过2小时。建议烘焙后24小时内用完。

  3.烘烤可能会对IMC的产生产生影响,尤其是经过HASL(喷锡)和ImSn(化学锡、浸锡)表面处理的电路板,因为其IMC层(铜锡化合物)其实早在PCB高频板阶段,也就是PCB高频板焊接之前就已经产生了。相反,烘烤将增加这种生成的IMC层的厚度,导致可靠性问题。

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