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PCB焊前排潮和去應(yīng)力烘板相關(guān)問題
提問:PCB裸板經(jīng)150℃烘板排潮后,能否立即從烘箱中取出呢?
回答:不行!必須采用緩慢降溫,待溫度降至60℃以下后,方可取出!這是因?yàn)?,PCB經(jīng)過高溫烘烤,特別是烘烤溫度接近或超過基材的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度(Tg)后,基材中的樹脂處高度柔軟的彈性狀態(tài),此時(shí),如果采用急速冷卻,板面有、無銅箔電路(或板芯內(nèi)層電路)的環(huán)氧玻璃布絕緣基材之間,經(jīng)歷的降溫速度就會(huì)產(chǎn)生較大的差異。這種降溫速度差,會(huì)使烘烤過程中已經(jīng)軟化了的樹脂,在有和無銅箔部位的冷卻硬化速度不一致,從而形成局部應(yīng)力。取板操作時(shí)烘箱溫度與室溫之間的溫差越大,降溫速度差異導(dǎo)致的這種應(yīng)力也會(huì)越大,板面翹曲的后果也越嚴(yán)重!
要說實(shí)例,曾經(jīng)有個(gè)公司,因生產(chǎn)部門對存放超期的PCB板用150℃的溫度條件作了焊前排潮烘板處理后,部分板子發(fā)生翹曲。在分析原因時(shí),與入廠檢驗(yàn)發(fā)生了意見分歧。我建議他們調(diào)取庫存同種板型、板厚、相似尺寸及存貯條件和時(shí)間的板子,再次用150℃的溫度條件作了焊前排潮烘板處理,然后立即從烘箱中取出放置于室溫約27℃左右的平臺(tái)上。待板子完全冷卻后,板子翹曲的故障得以復(fù)現(xiàn)。
前期我們曾撰文簡述過,PCB的排潮需要釆用階梯式緩慢升溫(梯度升溫),而不是急速升溫。這不僅僅是為了順應(yīng)環(huán)氧樹脂對水分子的釋放特性,更重要的是為了避免急速升溫造成PCB翹曲。同樣,經(jīng)過烘板排潮完畢以后,板子的降溫也必須釆用緩慢降溫(斜度降溫)的方式,以避免“急冷”在PCB基材內(nèi)部形成局部應(yīng)力,從而導(dǎo)致板子翹曲。
僅就排除潮氣而言,我們不主張把烘板的溫度提升到基板的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度(Tg)或125℃以上,除非需要在排潮烘板的過程中,同時(shí)去除板子內(nèi)的殘余應(yīng)力。
通常,去應(yīng)力烘板必須將溫度提升到基板(例如環(huán)氧玻璃布層壓板)的Tg溫度再加20℃以上的范圍內(nèi),并嚴(yán)格執(zhí)行梯度升溫(有恒溫平臺(tái))和斜度(℃/min)降溫(不需要設(shè)置恒溫平臺(tái))的操作規(guī)范。如果板子有輕度翹曲需要在去應(yīng)力烘板過程中加以校平,還必須對板子作平放加壓,或使用夾持工裝壓緊。顯然,“去應(yīng)力”烘板,也同時(shí)就完成了“排潮”烘板。
通常,我們把Tg≤130℃的印制板基材稱作低Tg板;把Tg=150℃±20℃的印制板基材稱作中Tg板;把Tg≥170℃的印制板基材稱作高Tg板。
無論何種類型Tg值的印制板,在其Tg溫度以下,由于基材環(huán)氧樹脂始終保持著堅(jiān)硬的剛性狀態(tài),因而冷卻時(shí)形成局部內(nèi)生應(yīng)力的幾率很低,其板子發(fā)生翹曲的幾率也就很低。
高Tg板子不僅吸水率低,而且熱膨脹收縮率(CTE)幾率也很低。這也正是為什么手機(jī)板等高密度印制板(HDI),和芯片封裝用印制板(COB)要選用高Tg基材,及高Tg板焊接前很少需要烘板排潮的原因之一。當(dāng)然,由于手機(jī)生產(chǎn)周期短,一般情況下PCB從出廠到完成焊裝,大多都在幾十個(gè)小時(shí)以內(nèi),“吸潮”的可能性幾乎可以忽略不計(jì)。
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