在PCBA返修时,是烘烤还是不烘烤?
(2018-04-09 09:12:03)
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返修PCBA板时,经常会遇到的问题是,是否需要把PCBA板中的水分烘干。无论是局部微波(mini-wave)返修,还是手动焊接或对流返修,都必须考虑在回流焊过程中电路板和相邻的元件的防潮问题。电路板元件防止湿汽浸入后的“爆米花式(popcorning)”损伤或热损伤可以按照IPC-J-STD-033潮湿/回流敏感表面贴装器件的处置、包装、运输和使用规定管理,而湿汽浸入电路板及它们可能造成的白斑或分层可以根据IPC-1601印刷电路板处理和储存指南处置。随着元件安装到印刷电路板上,在某些情况下,必须把电路板视为MSD器件。
在返修PCBA时,通常的做法是,把拆下来的元件丢弃,这就意味着在返修时不考虑被拆下来的元件可能存在受潮的危险。如果需要把元件拆下来然后送回工厂去做进一步的故障分析,通常会建议烘烤电路板或零部件。如果参照德州仪器、京瓷、英特尔或其他主要元件供应商的返修指南,你就会发现,他们建议在进行下一次回流焊之前,烘烤电路板和零部件。此外,还要注意保护好热敏零部件,例如电池、电容器、塑料制成的连接器以及底部填充或胶合的元件,有可能需要把它们拆下来或者采取适当的保护措施。
作为PCBA返修工艺中的一部分,应当正确地遮蔽和隔离电路板返修区域,这样可以防止电路板上的元件受回流温度的影响。从拆除元件和贴装替换的元件这两方面来考虑,在返修过程中,有许多不同的材料可供选择,用于防止返修区域周边的元件受到损坏。采用元件隔离的方法来防止元件因局部回流的温度过高而受到损坏可能是必要的,这取决于元件靠近局部回流位置的程度。使用其他的回流源或者把零部件整体取出是另一种策略,这将防止元件受到热损坏或MSD暴露。
在烘烤完成后,要确保电路板或零部件使用正确的标签,记录下电路板或零部件的暴露历史。在这些零部件或电路板再次暴露在返修环境中之前,需要把这些元件或者电路板置放于像干燥盒这样的干燥环境中,储藏起来。另一种方法是,将它们装入防潮袋中,并且在密封防潮袋之前,放进干燥剂和湿度指示剂,以确保正确有效的MSD控制。
1、检视IPC/JEDECJ-STD-033C
IPC/JEDEC在J-STD-033中详细描述了关于PCBA组件上的湿敏电子元件的处置、包装、运输和使用与回流焊。请注意,关于如何处置这些元件以及它们对热损伤的敏感程度可以参考《IPC-J-STD-075:组装工艺中的非IC类电子元件的分类》。
一般地说,对于SMT封装,建议的烘烤条件是在105-125下烘烤8-24个小时,但是更多的细节和特殊规定请查阅IPCJ-STD-033。但是,请牢记,部分烘烤有时可能比不烘烤更糟糕,这是因为最早进入电路板或零部件的水分会在部分烘烤时被推至封装中心的关键界面。
2、检视IPC-1601
IPC-1601标准详细描述了MSD保护和如何减轻PCBA自身的湿汽浸入。它规定了暴露的时间和烘烤的周期。如果湿汽浸入整个PCBA,甚至湿汽只浸入PCBA的局部区域,在靠近这个位置的区域,你使用的焊锡回流温度可能就会损坏电路板。在一般情况下,如果在接近返修加热区域水分被吸入,电路板就会出现白斑或者分层。采用标准的测试和检查工具,无法检测出像局部裂纹和分层这样的内部缺陷,而这些缺陷会降低平均故障间隔时间(MTBF)并增加出现早期失效故障的风险。
在烘烤PCBA时,关键的问题将是影响它的表面层的可焊性。一些表面层比其他的表面层更加牢固耐用。例如,有机可焊接抗氧化表面层(OSP)和浸银(ImAg)表面层或浸锡(ImmSn)表面层可能就和无电镀镍浸金(ENIG)或热风焊整平(HASL)的表面层不一样。针对烘烤不同表面层的PCB,许多IPC文献提供了相应的指南。根据上述注意事项,在默认情况下,应使用150的温度烘烤二十四小时。3、控制
在返修PCBA零部件时必须进行MSD控制,要确保各种控制到位。要保证托盘、零部件的卷筒或盒子清晰地识别零部件与电路板、车间寿命、MSD等级,并确保它们都带有时间标签。还要保证保持日志表和各个托盘、卷筒与零部件之间的相互关联。持续跟踪在替换元件和电路板相关的累积的暴露时间。要注意车间寿命时钟不能通过回流重置。对于安装在电路板上的零部件,当电路板要进行双面回流和返修时,需要确保追踪MSD的剩余车间寿命。当工厂的环境条件的温度超过30、相对湿度(RH)超到60%时,MS标签上标注的车间寿命不再适用。在这种情况下,车间寿命必定会缩短。对于有效的可检验的MSD程序,必须充分考虑一些基本要点。
4、结论
根据PCBA的结构,无论PCBA上的零部件是否含有MSD器件,在返修之前,电路板可能都需要经过烘烤。必须注意确保升高的温度是在电路板和电路板上的元件这两者都可以承受的温度范围内,符合二者的温度耐受指南规定的要求。如果要烘烤电路板或者零部件,必须保证MSD器件后续处置和保护正确。最简单的方法是充分考虑在这个电路板上的另一个MSD器件,根据IPC-1601的规定检查该元件的湿敏等级和相应的保护方法,IPC-1601会告诉你在返修该组装件时应当如何处置。在烘烤工艺中,如果不会对电路板或零部件造成危害,就把“在有疑问时,就把(在最低温度下)进行烘烤”这一原则用在现代SMT组件装中。