Руководство по чувствительности печатных плат к влаге

Перейти к: Как влага может повлиять на печатную плату | Обнаружение и удаление влаги | Почему это происходит? | Стандарты IPC для влажности | Как предотвратить попадание влаги в печатные платы. Как удалить влагу с печатных плат » вики полезно Печатные платы от MCL

Хотя последствия расслаивания можно обнаружить с помощью тепловидения и акустической микроскопии, они не всегда проявляются в виде очевидных симптомов, таких как обесцвечивание и вздутие поверхности. В целом, крайне желательно в первую очередь предотвратить попадание влаги на печатную плату. Эта защита может быть достигнута с помощью таких процессов, как предварительная выпечка и надлежащее хранение. Конструкция печатной платы также может влиять на то, будет ли влага более или менее вероятной. Одна из самых неприятных проблем с печатными платами (PCBs) связана с наличием влаги. Если внутри печатной платы присутствует влага, вызванная ею дестабилизация может привести к расслаиванию элементов поверхности. Каждый раз, когда к печатной плате применяется пайка или доработка, расслоение может легко расшириться из-за содержания влаги.

Как влага может повлиять на печатную плату

Присутствие влаги может привести к различным функциональным сбоям на печатной плате, в зависимости от того, какие компоненты или проводящие пути вступают с ним в контакт по мере того, как происходит диффузия. Влага может накапливаться в эпоксидном стекле, смоле или стеклянных поверхностях, а также в трещинах на плате. Проблемы, обычно связанные с влажностью, включают замедление скорости контура и увеличение времени задержки при работе функций соответствующего устройства. Если проблема превышает определенный предел, устройство может просто не активироваться.

Были проведены испытания, показывающие влияние поглощения и десорбции влаги на печатных платах. В печатной плате с металлизированными сквозными отверстиями различной плотности захваченное количество влаги имеет разную скорость десорбции в зависимости от расстояния между отверстиями. В сильно насыщенных ПХБ десорбция может занять сотни часов в условиях высокой температуры.

Если печатная плата находится в среде, где атмосферное давление влаги превышает сопротивление платы и ее компонентов, влага может проникнуть в печатную плату. Во избежание расслоения влаги на печатной плате пайку следует производить только при высоких температурах с влажностью менее 0,1 % или при низких температурах с влажностью менее 0,2 %. При высокотемпературной пайке температура колеблется в районе 260 градусов Цельсия, а при низкотемпературной пайке — около 230 градусов Цельсия.

Обнаружение и удаление влаги

При измерении способности печатной платы накапливать электроэнергию можно обнаружить изменение содержания влаги внутри платы. В этом процессе используются емкостные датчики. Уровни емкости перемещаются обратно пропорционально плотности дырок. Если последнее высокое, первое низкое, потому что расстояние между влагой и поверхностью меньше, но больше места для выхода влаги.

В печатных платах без PTH емкость уменьшается более быстрыми темпами. Таким образом, требуется меньше времени для обжига, чтобы эти плиты имели достаточно низкий уровень влажности. На панелях PTH меньше места на открытой поверхности для выхода влаги.

В связи с обратным влиянием медных плоскостей на процесс десорбции их следует обжигать с учетом их конструкции. С одной стороны, вы можете более эффективно удалить влагу с платы, запустив процесс запекания в течение более длительного времени, но это может снизить способность платы к пайке и функциональные возможности. Следовательно, необходимо измерять время выпечки, чтобы избежать этих возможных побочных эффектов.

Процесс удаления влаги не всегда дает предсказуемые результаты. Например, пара одинаковых медных плоскостей может подвергнуться центральному вспышке влаги, когда начинается запекание, только для того, чтобы через несколько мгновений рассеяться. Если такое кратковременное влажное набухание происходит в области платы, где расслоение наиболее вероятно, это может быть непреднамеренным побочным эффектом запекания.

На некоторых досках удаление влаги просто невозможно после того, как влага диффундировала через несколько слоев. Поэтому крайне важно принять меры для предотвращения попадания влаги в плату во время начального процесса сборки.

Почему это происходит?

Одним из наиболее распространенных способов воздействия влаги на ПХД является контакт с холодом. зимний воздух. При низких температурах в атмосферном воздухе недостаточно тепла для поглощения влаги. В результате увлажненное содержимое воздуха высвобождается на холодные поверхности. Если поверхность становится холоднее самого воздуха, эта поверхность может служить магнитом для выделяемой влаги или конденсата. Из-за этого процесса окна часто запотевают в зимнее время.

Холодные предметы, расположенные вблизи областей конденсации, также могут притягивать влагу из воздуха. Например, ваза, поставленная на подоконник запотевшего окна, может намокнуть от капель влаги. Магнитом может служить любая поверхность, которая может стать холоднее воздуха внутри и удерживать стоячую воду, включая поверхности компонентов компьютера.

Внутренние и внешние поверхности неактивного компьютера или периферийного устройства могут легко стать холодными в зимние месяцы. Поскольку поверхности становятся холоднее самого воздуха, они притягивают влагу. С внутренними компонентами проблема может усугубиться, если нет вентиляционных отверстий для выхода влаги. Печатные платы, например, могут располагаться горизонтально внутри корпуса компьютера, сканера, видеоплеера или стереоустройства. В дневное время, когда дом пуст, а отопление и электричество отключены, несмотря на низкую наружную температуру, эти устройства могут служить магнитами для влаги.

Поскольку влага диффундирует на поверхности печатных плат и других внутренних схем, устройства в конечном итоге могут перестать включаться. Когда устройство остается бездействующим в течение зимних месяцев и не активируется весной, иногда причиной может быть внутренняя влага. Поскольку само устройство было неактивным, в течение рассматриваемого промежутка времени внутри устройства не было внутреннего тепловыделения.

Дополнительные способы накопления влаги на печатных платах включают следующее:

• Недостаточная упаковка: ПХД также могут вступать в контакт с влагой, когда они упакованы или хранятся в ненадежных мешках и шкафах. Если плата поставляется в ненадежной упаковке, которая не обеспечивает защиту от внешних условий, при определенных условиях внутрь может просочиться влага. В некоторых случаях влага проникает в слои печатной платы еще до того, как она попадет в руки покупателя.
• Сборка: Один из самых неуловимых и разочаровывающих способов контакта влаги с печатной платой — это когда частицы воды из окружающего воздуха попадают на плату в процессе сборки. Если вода попадает на саму плату перед пайкой и диффундирует через слои, то сама плата может быть изготовлена ​​с браком. Несмотря на то, что существуют шаги по удалению влаги, те же самые шаги могут также открыть доску для дальнейшего воздействия.
• Выпечка: Влага может даже набухать внутри платы во время самого распространенного процесса, используемого для борьбы с влажностью печатных плат:запекания. В то время как цель запекания состоит в том, чтобы нагреть печатные платы до температурных уровней, которые вытесняют влагу, молекулы внутренней влаги часто на мгновение расширяются при повышении температуры внутри платы. Хотя большая часть влаги в конечном счете вытесняется из печатной платы, мгновенное расширение может вызвать дальнейшую необратимую диффузию внутри платы.

Стандарты IPC для влажности

В 2010 году были установлены стандарты IPC для контроля влажности печатных плат, чтобы компенсировать пренебрежение этой темой в общем объеме технического обслуживания печатных плат. Платы с покрытием для пайки могут сохранять способность к пайке в течение более длительного времени, если принимаются меры для предотвращения попадания влаги на платы. С другой стороны, доски могут прослужить дольше, если принять надлежащие меры для рассеивания влаги.

Согласно руководящим принципам, прокаливание является практичным методом удаления влаги с печатных плат, на которых ранее существовавшие средства контроля процесса не смогли предотвратить проникновение влаги. Однако руководство также предупреждает, что спекание приводит к увеличению расходов, увеличению продолжительности цикла и снижению паяемости. Процесс запекания также включает в себя дальнейшие действия, которые могут привести к повреждению и загрязнению печатной платы. Следовательно, следует максимально избегать необходимости обжига с помощью профилактического обслуживания при сборке, обращении и хранении печатных плат.

Документ особенно предостерегает от сушки покрытий с органическим консервантом для пайки (OSP), потому что эффект сушки ухудшает отделку. В бессвинцовой пайке широко распространены покрытия OSP из-за экономичности и простоты их нанесения. Несмотря на эти преимущества, слои OSP могут легко окисляться из-за простоты слоя покрытия, который является единственным, что защищает нижележащую медную поверхность. Для разделения поверхности и диффузии влаги с покрытием OSP требуется всего пара минут.

Печатные платы часто поставляются в упаковке, которая делает платы уязвимыми для поглощения влаги. Во многих случаях печатные платы поставляются в мешках из фольги или антистатических пакетах. Следовательно, такие плиты часто поставляются с опасным количеством диффузии влаги. Если они будут храниться в упаковках после получения, доски могут быть легко испорчены в течение нескольких месяцев. Вместо этого ПХД следует транспортировать и хранить во влагонепроницаемых мешках (MBB).

Как предотвратить попадание влаги в печатные платы

При производстве печатных плат процесс ламинирования должен проводиться в среда с контролируемой температурой, где воздушная система регулируется осушающими реагентами. Также крайне важно надевать свежие перчатки во время каждого рабочего цикла, чтобы избежать распространения загрязнения между различными компонентами.

Сам процесс ламинирования печатных плат оказывает обезвоживающее действие на готовое изделие. Именно на этом этапе препреги и сердцевины укладываются на место, а слои соединяются в единую плату. Некоторые производители применяют на этом этапе эффект вакуума низкого давления, чтобы предотвратить внутренние пустоты, которые могут задерживать влагу внутри слоев.

Среди некоторых производителей печатных плат обычной практикой является запекание препрегов перед ламинированием. Цель здесь состоит в том, чтобы предотвратить образование карманов влаги и пузырей на готовой доске. Этот шаг наиболее полезен, когда препрег предварительно провел определенное время в нерегулируемой среде хранения. В противном случае этот шаг, как правило, не требуется.

Одним из наиболее эффективных средств предотвращения проникновения влаги в печатную плату являются сетчатые медные пластины, препятствующие перемещению влаги между слоями, а также внутрь и наружу платы. Сетчатые медные плоскости также служат более прочным связующим материалом между слоями. Однако их присутствие на печатной плате может снизить электрическую емкость платы.

Как удалить влагу с печатных плат

Основным методом удаления влаги с печатной платы является обжиг, во время которого применяется сильный нагрев, чтобы вытеснить въевшиеся следы влаги. Запекание является популярным методом, поскольку высокие температуры являются эффективным средством удаления влаги в большинстве случаев. По мере того, как тепло проходит через слои, подвергнутые этой обработке, эффект, как правило, будет тщательным и продолжительным. Обжиг часто применяется на этапе сборки перед отправкой печатных плат в магазины и на заводы по производству электроники.

Несмотря на часто положительные эффекты выпечки, этот процесс также может иметь свои недостатки. Если печатная плата содержит большие медные пластины, концентрация влаги может сначала набухнуть во время процесса подложки, что в результате приведет к расслаиванию. Именно в эти секунды набухания может происходить диффузия влаги. Как только это произойдет, процесс удаления влаги станет намного сложнее, если не невозможным.

С печатных плат можно избавиться от влаги, если их поместить в сушильные шкафы, которые поддерживают идеальные температуры плат с содержанием паров воздуха менее 0,05 г/м3. Эта среда обеспечивает эффект вакуума на печатных платах, который препятствует осаждению или диффузии влаги. Сухие корпуса также предотвращают окисление и образование интерметаллидов. ПХБ можно хранить неограниченное время в сушильных шкафах с минимальным риском гниения.

Важно, чтобы ПХД правильно хранились в сухих отсеках. При отгрузке и хранении в резерве печатные платы должны быть упакованы в MBB. Сухие хранилища с осушенным воздухом могут предотвратить воздействие влаги в течение нескольких недель или месяцев, пока печатная плата ожидает использования в компьютере или электронном устройстве.

ПХБ, содержащаяся в активном устройстве, могла контактировать с влагой, если само устройство находилось во влажной среде. Находясь в помещении с запотевшими окнами, деактивированное устройство может легко иметь влажные поверхности внутри и снаружи, даже если проблема не видна невооруженным глазом. Вы можете избежать этой проблемы, поддерживая электронные блоки активными в холодные месяцы и поддерживая достаточно теплую температуру в помещении. Активный компьютер, например, будет генерировать достаточно внутреннего тепла для удаления влаги с печатных плат и других компонентов.

Еще один способ борьбы с влагой в компонентах электроники — располагать такие устройства в вертикальном положении. Горизонтальная компьютерная коробка будет иметь лежащую печатную плату, которая может содержать стоячую влагу. В компьютерной башне печатная плата расположена в вертикальном положении. Когда цель состоит в том, чтобы удалить влагу всеми возможными способами, вертикальный вариант предпочтительнее горизонтального.

Печатные платы от Millennium Circuits Limited

Влагопоглощение печатных плат — важная проблема, которую следует учитывать, если вы используете печатные платы для продукты любого вида. Чтобы обеспечить длительный срок службы платы, необходимо соблюдать меры предосторожности при обращении с печатными платами на всех этапах сборки, обращения, транспортировки, хранения, установки, обслуживания и перемещения.

В MCL наши технические специалисты профессионально обучены безопасному обращению с печатными платами, и мы гарантируем, что каждая печатная плата, отправляемая с нашего предприятия, отправляется во влагонепроницаемой упаковке. Чтобы узнать больше о наших печатных платах, свяжитесь с MCL сегодня, чтобы получить предложение.

Запросить бесплатное предложение