НАГРІВ ЖОРСТКО-ГНУЧКИХ ДРУКОВАНИХ ПЛАТ ПЕРЕД ПАЯННЯМ

31.01.2023 |

Представлено проста та конкретна нотатка про причини розшарування жорстко-гнучких друкованих плат та основні принципи їх нагріву.

Наприкінці виробничого процесу друкована плата не є ідеально сухою, усередині друкованої плати завжди є принаймні деяка кількість вологи, яка дифундує в діелектричні матеріали, якщо вони спеціально не оброблені. Крім того, під час зберігання в несприятливих умовах вміст вологи може ще збільшитися. Це стосується всіх типів друкованих плат, але коли йдеться про наслідки, вони відрізняються залежно від базових матеріалів, які використовувались. Виготовлені з полііміду гнучкі та гнучко-жорсткі плати характеризуються підвищеною схильністю до вбирання вологи. Це означає, що навіть за нормальних умов навколишнього середовища вони поглинають вологу з повітря. Наприклад, суха поліамідна плівка всього за кілька годин досягає ступеня насичення вологою, яка в залежності від умов становить до 3% від маси.

Сушіння є процесом, протилежним поглинанню вологи, який складається з наступних етапів:

  1. Адсорбція молекул води на поверхні друкованої плати
  2. Десорбція молекул води з поверхні друкованої плати
  3. Поглинання та дифузія молекул води всередину ламінату
  4. Ділянки з мідним покриттям як бар’єр.

Волога поширюється по всьому матеріалу, але найбільшою мірою накопичується на контактних поверхнях матеріалів. Таким чином, вологість може спричинити дефекти, викликані виділенням газів або деградацією пластмас, що у випадку полііміду може призвести до погіршення з’єднання матеріалу в результаті гідролізу на поверхні. У прилеглих склеєних шарах сили зчеплення можуть бути знижені, що, у свою чергу, може призвести до розшаровування плати через термічні напруги та різницю в розширенні матеріалів. Варто відзначити, що ризик розшарування зростає в геометричній прогресії зі збільшенням температури пайки!

Рекомендації щодо упаковки та зберігання

Зверніть увагу, що оригінальна упаковка друкованої плати не є водонепроникною як стандарт! Крім того, не пошкоджуйте та не відкривайте упаковку із захистом від вологи (MBB-). Друковані плати слід зберігати в оригінальній упаковці в сухому приміщенні (rH<50%) при постійній температурі <30 °C.

Як правильно нагрівати друковані плати?

Сушка — процес, зворотний процесу поглинання вологи. Для цього молекули води повинні дифундувати до поверхні і десорбуватися. Оскільки швидкість дифузії дуже повільна і сильно залежить від температури, друковані плати потрібно нагрівати в печі або зберігати протягом тривалого часу в сухій атмосфері, наприклад, у шафі для MSD. Піч повинна бути належним чином адаптована, що в першу чергу означає, що вона повинна бути обладнана примусовою циркуляцією повітря та вентиляційним підключенням. Також рекомендується вести записи про сушіння для кожної партії друкованих плат, принаймні до тих пір, поки процес остаточно не стабілізується.

Загальні параметри процесу сушіння, рекомендовані виробниками друкованих плат, слід розглядати як рекомендації або початкові параметри і як такі, що повинні бути перевірені користувачем. Важливу роль відіграють конструктивні аспекти, що впливають на умови зберігання, процеси сушіння та пайки. Специфічні для проекту параметри сушіння слід визначати шляхом оцінки кривих сушіння, отриманих у результаті випробувань із вимірюванням ваги з конкретними друкованими платами.

Для гнучких і жорстко-гнучких друкованих плат сушка перед паянням є обов’язковою. Монтаж та паяння слід виконувати одразу після процесу сушіння (зазвичай <2 год), оскільки гігроскопічні властивості друкованих плат можуть спричинити повторне поглинання вологи. Це також важливо робити для ремонту та заміни компонентів.

Рекомендації щодо сушіння:

  1. Ефективна температура сушіння в печі становить 120 °C. При використанні сухої шафи для зберігання вони більш ефективні при 60 °C, ніж при 45 °C.
  2. Стандартна рекомендація для гнучких/жорстко-гнучких друкованих плат із видаленням міді з усіх шарів (включаючи екрануючі шари):
    • Сушіть протягом 4 годин при 120 °C у печі з примусовою конвекцією, потім паяйте протягом 2 годин або
    • Сушіть протягом 100 годин при 60°C або 200 годин при 45 °C у сухій шафі MSD.
  3. Збільшити час сушіння після тривалого зберігання.
  4. Під час очікування або між процесами паяння рекомендується зберігати плати в шафі MSD. Таким чином можна уникнути ще одного циклу сушіння.
  5. Друковані плати слід сушити окремо в стелажі, що забезпечує більш швидке та рівномірне сушіння, ніж сушіння в стопці. В іншому випадку переконайтеся, що всі плати в стопці рівномірно висушені, вимірявши їх вагу.
  6. Для процесу сушіння необхідно спроектувати більшу площу з видаленою міддю. Це також стосується шару заземлення або екранування, а також жорсткої частини плати.

Рекомендації щодо конструкції для видалення міді з метою сушіння: мідь довжиною 1 мм і товщиною 0,3 мм (товщина міді до 70 мкм)

Додаткові зауваження:

  1. Внутрішні гнучкі шари гнучких друкованих плат висихають довше, ніж зовнішні шари.
  2. Термічний вплив у процесі сушіння призводить до штучного прискореного старіння ділянок спаювання. Цей ефект посилюється обробкою для збільшення здатності до паяння, особливо у випадку обробки поверхні зануренням у олово та OSP. Жодних проблем із покриттям ENIG не спостерігалося.
  3. Навіть невеликі відмінності в профілі пайки можуть привести до покращення або пошкодження друкованих плат. Тому профіль припою повинен передбачати мінімально можливу температуру і плавне її підвищення.
  4. Користувач повинен приділяти особливу увагу підтримці шаф MSD в чистоті — конденсат з інших висушених компонентів не повинен забруднювати поверхню друкованої плати.
  5. Шафи для зберігання азоту не підходять для сушіння друкованих плат.
  6. Вакуумне сушіння при низьких температурах не рекомендується через низьку ефективність такого процесу.

За матеріалами сайту https://tek.info.pl