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在返工清洗后是否需要烘干电路板?
录入时间:2018/6/5 15:27:59
随着电子元件的厚度变得越来越薄,与湿度敏感性相关的问题仍然是将要送去返工的电子组装件要面临的最重要的问题。在返工工艺中使用水溶性助焊剂的情况下,在必须把元件上(例如,像BGA重制焊锡球工艺中)的助焊剂残留物清洗掉的情况下,或者在必须用水清洗电路板以满足后续的涂敷保形涂层的情况下,需要进行适当的干燥程序,甚至可能需要执行烘干程序。这样可以使元件得到适当保护,避免水分进入元件并造成损坏。
在完成返工后,对于清洗后的印刷电路板来说,许多因素会影响要不要进行电路板烘干。在扩散过程中,电路板处在某类环境中的总的时间决定了电路板不进行烘干所允许的最长“停机时间”或开放时间。IPC-1601将提供关于印刷电路板的正确的处理方法、合适的封装材料和方法、环境条件和储存等方面的指导。
另一个决定电路板要不要烘干的因素是,用来清洗组装件的清洗工艺是在线清洗还是批量清洗(请参见下面的讨论)。如果组装件上存在像连接器这样的区域,这些地方可能会有水留存,这也将决定电路板组装件是否需要经过烘干。最后,用来生产PCB的材料类型和这些材料的吸湿程度,都是会影响要不要使用干燥工艺的因素。这些是最重要的因素,但可以肯定的是,不是所有这些因素都会对烘干电路板的必要性产生影响。
有一些因素会促使人们在返工完成后先进行清洗,然后再烘干PCB。如果使用由用来把湿汽吹走的空气刀组成的在线清洗系统来清洗电路板,对于电路板使用几种不同的元件的情况,这种工艺无法完全满足要求。空气刀无法很轻松地把水分从连接器的引脚内部、扁平的IC下面、磁性线圈中和其他可滞留水分的元件中吹出来。然后,如果你把这些仍含有水分的组件装进密封袋中放几个小时,就会出现一些可靠性问题。如果后续的操作涉及涂层、环氧树脂、封装或其他应用,电路板上的水分会阻碍固化的过程。因为水分会导致电气测试的结果出现偏离,特别是在高电压组件或高频组件中,所以在你需要进行电气测试时,水分还会是个问题。
洗涤工艺的加热温度曲线会影响PCB对水分的吸收程度。正常的工艺温度曲线是PCB的温度会在它通过洗涤系统的过程中升高。这种温度升高会导致分子膨胀,使电路板变得更不容易吸收水分。这对你的清洗系统的温度曲线至关重要,因为电路板在通过整个清洗工艺的过程中,它的温度会有规律地上升几度。
在返工后的清洗结束后,过度烘烤PCB可能会造成后来的PCB组件缺陷。加热电路板会加快氧化的速度。因为这种氧化可能会导致在湿润焊膏方面出现问题,所以你肯定不希望二次烘烤PCB。
表1. IPC/JEDEC J-STD-033 关于SMD在使用中需要的烘干条件。
 
如何测量PCB吸收的水分
电子元件以及在某些情况下的PCB材料,在返工过程中会吸收水分。监控电路板的湿度水平的一个好办法是分别在烘干前和烘干后测量电路板的重量。用精密的天平给小电路板或样品称重。然后,在100°C下预烘烤电路板两个小时,然后让它冷却。紧接着,再称电路板的重量,注意前后两次重量的差异。你可以使用这个重量差异来优化预烘烤的温度和时间。在需要完全干燥的应用中,清洗后的组件重量要比清洗前的轻一点。
你需要有足够的时间使吸附在电路各层内的所有的水分离开PCB。根据电路板的厚度,这可能需要超过四个小时。由于你希望水分(也可能是其他溶剂)离开电路板,最好的办法是把电路板放在架子上,所有的印刷电路板都要垂直放置,在电路板之间留出一些空间。如果把它们摞起来,一块摞在另一块上面,或者水平放在烘箱的底部等,那么,水分就更难离开电路板。
一旦启动干燥程序,确定要把电路板放进密封的防潮袋或干燥盒里,让其保持干燥。那么,一定要确保防潮袋是密封的。不管在防潮袋里放进多少干燥剂,如果你不是在真空环境下密封防潮袋,就不要指望防潮袋里的相对湿度会保持在10%以下。
 
清洗后要烘干吗?
在清洗经过返工的PCB后,电路板可能需要烘干。绝大多数的组装件使用水清洗工艺清洗,除了水之外,可能有也可能没有其他的清洗材料,在清洗完后,要让他们干燥而不是烘干他们。只有很少一部分印刷电路板组装件在他们的清洗过程中会用到水,然后需要延长在烘箱中的烘烤时间。对于典型的FR-4类型的组装件,如果需要进行烘干,那么要在105°C下烘烤2-4个小时,或者在65°C下烘烤8-24个小时就足够了。
你会发现在你的清洗剂中,烘干要求也是干燥系统的一个功能类型。如果你的清洗剂使用空气刀把水从组装件上吹掉,那么就增加了需要烘干工艺的可能性,特别是当你需要清洗多层电路板的情况。空气刀干燥系统通常是在线清洗系统的一部分。如果你的清洗剂使用对流/辐射强制加热类型的技术来干燥组装件,那么就不需要烘干。
关于在返工后经过重新清洗的PCB要不要烘干的答案是“视具体情况而定。”
 
Bob Wettermann是 BEST Inc.的负责人,BEST Inc.是芝加哥的一家合同返修工厂。
 
参考文献
1. IPC-1601 Printed Circuit Board Handlingand Storage Guidelines.

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