作為各種電子元器件的載體與電路信號傳輸?shù)臉屑~，PCB電路板已經(jīng)成為電子信息產(chǎn)品的最為重要而關(guān)鍵的部分，其質(zhì)量的好壞與可靠性水平?jīng)Q定了整機(jī)設(shè)備的質(zhì)量與可靠性。PCB電路板和其他任何產(chǎn)品一樣，都有其獨(dú)特的保存條件和保質(zhì)期。我們都知道食物過期后不可再使用，只能扔掉，但是如果PCB線路板過期了后我們該怎么處理呢？

在我們線路板廠和SMT貼片加工行業(yè)中有這樣的一句話：PCB超過保存期后一定要先烘烤才能SMT過回焊爐。

其實(shí)，PCB電路板沒有過期不過期的問題，PCB裸板出現(xiàn)過期的問題主要是集中在兩點(diǎn)：一是受潮有水汽了，需要祛濕，二是發(fā)生PCB表面處理氧化，不好上錫的問題。

PCB烘烤的主要目的在去濕除潮，除去PCB內(nèi)或從外界吸收的水氣，因?yàn)橛行㏄CB本身所使用的基材就容易形成水分子。

另外，PCB生產(chǎn)出來擺放一段時(shí)間后也有機(jī)會(huì)吸收到環(huán)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?yàn)楫?dāng)PCB放置于溫度超過100℃的環(huán)境下，比如回焊爐、波焊爐、熱風(fēng)平整或手焊等制程時(shí)，水就會(huì)變成水蒸氣，然后快速膨脹其體積。

當(dāng)加熱于PCB的速度越快，水蒸氣膨脹也會(huì)越快；當(dāng)溫度越高，則水蒸氣的體積也就越大；當(dāng)水蒸氣無法即時(shí)從PCB內(nèi)逃逸出來，就很有機(jī)會(huì)撐脹PCB。

尤其PCB的Z方向最為脆弱，有些時(shí)候可能會(huì)將PCB的層與層之間的導(dǎo)通孔（via）拉斷，有時(shí)則可能造成PCB的層間分離，更嚴(yán)重的連PCB外表都可以看得到起泡、膨脹、爆板等現(xiàn)象；

有時(shí)候就算PCB外表看不到以上的現(xiàn)象，但其實(shí)已經(jīng)內(nèi)傷，隨著時(shí)間過去反而會(huì)造成電器產(chǎn)品的功能不穩(wěn)定，或發(fā)生CAF等問題，終至造成產(chǎn)品失效。  

PCB爆板的真因剖析與防止對策

什么是PCB爆板？

無鉛再流焊接過程中，發(fā)生在HDI積層多層PCB第二次壓合的PP層和次層銅箔棕化面之間的分離現(xiàn)象，為爆板。

有揮發(fā)物的形成是產(chǎn)生爆板的必要條件：

（1）PCB板中存在水汽是導(dǎo)致爆板的首要原因。

（2）存儲和生產(chǎn)過程中濕氣的影響也是導(dǎo)致爆板的重要原因。

造成PCB 焊接過程爆板的成因眾多且復(fù)雜，我們從PCB設(shè)計(jì)、材料選擇、焊接曲線、加工過程（包括棕/黑化、壓板、鉆銑成型及過程吸濕管理等）等四方面對爆板現(xiàn)象的形成原因和解決方案進(jìn)行歸納總結(jié)。

成因分析：

(1)爆板主要發(fā)生在高層板結(jié)構(gòu)中，位置相對比較固定。主要位置發(fā)生在BGAPitch 間距較小及BGA 密集區(qū)域位置。

(2) 無鉛焊接的Profile 峰值溫度較傳統(tǒng)錫鉛焊接平均高出34℃（錫鉛焊料熔點(diǎn)為183℃，而無鉛焊料熔點(diǎn)最低為217℃），對材料的耐熱性要求較高。錫鉛焊料在Reflow 時(shí)的峰溫平均為225℃，波焊峰溫平均為250℃，而無鉛焊料的Reflow 峰溫則達(dá)到245℃，噴錫及波焊溫度有270℃，且Reflow 的平均操作時(shí)間延長至20s以上，焊接熱量的劇增，對PCB 板的損傷加劇。

(3) Z-CTE 膨脹太大，在高溫焊接受條件下，Z 軸膨脹過大也會(huì)導(dǎo)致爆板。

解決方案：

為應(yīng)對無鉛化對的耐熱性能的挑戰(zhàn)，IPC-4101B/99 針對“無鉛FR-4”增加了四項(xiàng)新要求，要求（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）Tg≥150℃、（熱裂解溫度）Td≥325℃、Z-CTE≤3.5%（50—260℃）和T288≥5min。因此,建議在耐無鉛工藝的材料選擇時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇滿足上述要求的材料，同時(shí)在配方方面建議優(yōu)先選擇有填料（Filler）和酚醛（PN）硬化的材料。

更多關(guān)于PCB板為什么會(huì)爆板的原因請參見這里。

PCB烘烤的程序其實(shí)還蠻麻煩的，烘烤時(shí)必須將原本的包裝拆除后才能放入烤箱中，然后要用超過100℃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(yè)界對于PCB烘烤的溫度大多設(shè)定在120±5℃的條件，以確保水氣真的可以從PCB本體內(nèi)消除后，才能上SMT線打板過回焊爐焊接。

烘烤時(shí)間則隨著PCB的厚度與尺寸大小而有所不同，而且對于比較薄或是尺寸比較大的PCB還得在烘烤后用重物壓著板子，這是為了要降低或避免PCB在烘烤后冷卻期間因?yàn)閼?yīng)力釋放而導(dǎo)致PCB彎曲變形的慘劇發(fā)生。

因?yàn)镻CB一旦變形彎曲，在SMT印刷錫膏時(shí)就會(huì)出現(xiàn)偏移或是厚薄不均的問題，連帶的會(huì)造成后面回焊時(shí)大量的焊接短路或是空焊等不良發(fā)生。 

PCB烘烤的條件設(shè)定

目前業(yè)界一般對于PCB烘烤的條件與時(shí)間設(shè)定如下：

1、PCB于制造日期2個(gè)月內(nèi)且密封良好，拆封后放置于有溫度與濕度控制的環(huán)境（≦30℃/60%RH，依據(jù)IPC-1601）下超過5天者，上線前需以120±5℃烘烤1個(gè)小時(shí)。

2、PCB存放超過制造日期2～6個(gè)月，上線前需以120±5℃烘烤2個(gè)小時(shí)。

3、PCB存放超過制造日期6～12個(gè)月，上線前需以120±5℃烘烤4個(gè)小時(shí)。

4、PCB存放超過制造日期12個(gè)月以上，基本上不建議使用，因?yàn)镻CB多層線路板的膠合力可是會(huì)隨著時(shí)間而老化的，日后可能會(huì)發(fā)生產(chǎn)品功能不穩(wěn)等品質(zhì)問題，增加返修的幾率，而且生產(chǎn)的過程還有爆板及吃錫不良等風(fēng)險(xiǎn)。如果不得不使用，建議要先以120±5℃烘烤6個(gè)小時(shí)，大量產(chǎn)前先試印錫膏投產(chǎn)幾片確定沒有焊錫性問題才繼續(xù)生產(chǎn)。

另一個(gè)不建議使用存放過久的PCB是因?yàn)槠浔砻嫣幚硪矔?huì)隨著時(shí)間流逝而漸漸失效，以ENIG沉金PCB來說，業(yè)界的保存期限為12個(gè)月，過了這個(gè)時(shí)效，視其沉金層的厚度而定，厚度如果較薄者，其鎳層可能會(huì)因?yàn)閿U(kuò)散作用而出現(xiàn)在金層并形成氧化，影響信賴度，不可不慎。

5、所有烘烤完成的PCB必須在5天內(nèi)使用完畢，未加工完畢的PCB上線前必須重新以120±5℃再烘烤1個(gè)小時(shí)。 

PCB烘烤時(shí)的堆疊方式

1、大尺寸PCB烘烤時(shí)，采用平放堆疊式擺放，建議一疊最多數(shù)量建議不可超過30片，烘烤完成10鐘內(nèi)需打開烤箱取出PCB并平放使其冷卻，烘烤后需壓防板彎治具 。大尺寸PCB不建議直立式烘烤，容易彎。

2、中小型PCB烘烤時(shí)，可以采用平放堆疊式擺放，一疊最多數(shù)量建議不可超過40片，也可以采直立式，數(shù)量不限，烘烤完成10分鐘內(nèi)需打開烤箱取出PCB平放使其冷卻，烘烤后需壓防板彎治具。

PCB烘烤時(shí)的注意事項(xiàng)

1、烘烤溫度不可以超過PCB的Tg點(diǎn)，一般要求不可以超過125℃。早期某些含鉛的PCB的Tg點(diǎn)比較低，現(xiàn)在無鉛PCB的Tg大多在150℃以上。

2、烘烤后的PCB要盡快使用完畢，如果未使用完畢應(yīng)盡早重新真空包裝。如果暴露于車間時(shí)間過久，則必須重新烘烤。

3、烤箱記得要加裝抽風(fēng)干燥設(shè)備，否則烤出來的水蒸氣反而會(huì)留存在烤箱內(nèi)增加其相對濕度，不利PCB除濕。

4、以品質(zhì)觀點(diǎn)來看，使用越是新鮮的PCB焊錫過爐后的品質(zhì)就越好，過期的PCB即使拿去烘烤后才使用還是會(huì)有一定的品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。 

對PCB烘烤的建議

1、建議只要使用105±5℃的溫度來烘烤PCB就好了，因?yàn)樗姆悬c(diǎn)是100℃，只要超過其沸點(diǎn)，水就會(huì)變成水蒸氣。因?yàn)镻CB內(nèi)含的水分子不會(huì)太多，所以并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(zhì)其實(shí)不利，尤其對多層板及有埋孔的PCB，105℃剛剛好高于水的沸點(diǎn)，溫度又不會(huì)太高，可以除濕又可以降低氧化的風(fēng)險(xiǎn)。況且現(xiàn)在的烤箱溫度控制的能力已經(jīng)比以前提升不少。

2、PCB是否需要烘烤，應(yīng)該要看其包裝是否受潮，也就是要觀察其真空包裝內(nèi)的 HIC （Humidity Indicator Card，濕度指示卡） 是否已經(jīng)顯示受潮，如果包裝良好，HIC沒有指示受潮其實(shí)是可以直接上線不用烘烤的。

3、PCB烘烤時(shí)建議采用「直立式」且有間隔來烘烤，因?yàn)檫@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(nèi)被烤出來。但是對于大尺寸的PCB可能得考慮直立式是否會(huì)造成板彎變形問題。

4、PCB烘烤后建議放置于干燥處并使其快速冷卻，最好還要在板子的上頭壓上「防板彎治具」，因?yàn)橐话阄矬w從高熱狀態(tài)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(gè)平衡。 

PCB烘烤的缺點(diǎn)及需要考慮的事項(xiàng)

1、烘烤會(huì)加速PCB表面鍍層的氧化，而且越高溫度烘烤越久越不利。

2、不建議對OSP表面處理的板子做高溫烘烤，因?yàn)镺SP薄膜會(huì)因?yàn)楦邷囟到饣蚴?。如果不得不做烘烤，建議使用105±5℃的溫度烘烤，不得超過2個(gè)小時(shí)，烘烤后建議24小時(shí)內(nèi)用完。

3、烘烤可能對IMC生成產(chǎn)生影響，尤其是對HASL（噴錫）、ImSn（化學(xué)錫、浸鍍錫）表面處理的板子，因?yàn)槠銲MC層（銅錫化合物）其實(shí)早在PCB階段就已經(jīng)生成，也就是在PCB焊錫前已生成，烘烤反而會(huì)增加這層已生成IMC的厚度，造成信賴性問題。 

采用OSP表面處理工藝的PCB板存放時(shí)間過長怎么處理？

由于各種各樣的原因，采用OSP表面處理工藝的電路板有可能會(huì)存在過期使用的情況。下面我們將分幾種情況進(jìn)行處理：

1）PCB從線路板廠出廠時(shí)，一般的包裝方式都是抽張振孔，放干燥劑與濕度卡。如果保存環(huán)境好且濕度卡不超標(biāo)的，可以先做下沾錫驗(yàn)證，沒問題的話也可以直接使用。但是，如果出于生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)控制考慮的話，是需要烘烤的；

2）過期兩三個(gè)月的OSP PCB如果保存環(huán)境良好的話，也是可以不用烘烤的，直接先做一下吃錫驗(yàn)證后直接使用；

3）如果有烘烤設(shè)備，可以進(jìn)行低溫烘烤，然后做上錫性試驗(yàn)；

4）如果沒有烘烤設(shè)備，可以試試過回爐焊，效果也是差不多的；

5）如果是已經(jīng)保存過期了兩三年的板子，我們則不建議再使用了，因?yàn)槌霈F(xiàn)問題的概率太大了，建議重新再做一批。

其實(shí)，OSP PCB是不建議進(jìn)行烘烤的，如果進(jìn)行高溫?zé)緯?huì)破壞PCB表面的化學(xué)涂層而造成焊盤氧化。唯一需要烘烤的是因?yàn)镻CB存放的時(shí)間太久了，內(nèi)部會(huì)有水氣，那需要做低溫烘烤，溫度不超過100度，減少對OSP層的破壞。

PCB電路板的去潮濕其實(shí)是小事，唯一的最大的問題就是出現(xiàn)氧化的情況，或者氧化不是特別明顯，最頭疼的事情就是焊錫不好。