Електронні компоненти і системи 
У четвертій частині ми розглянемо питання прогріву друкованих плат при неправильних умовах зберігання та пакування.
Прогрів ламінатів
Волога навколишнього середовища, поглинена ламінатом під час пайки оплавленням і швидкого підвищення температури, може спричинити внутрішнє розшарування або надмірні напруги в стінках отворів та інших внутрішніх структурах друкованої плати. Ця проблема є серйозною при виробництві електроніки для критичних застосувань, які вимагають високої надійності в динамічно мінливих умовах навколишнього середовища. Встановлено, що рівень вологи в платі від 0,1% до 0,2% за масою є достатнім, щоб викликати проблеми під час монтажу або паяння.
Якщо існує невизначеність щодо умов зберігання та пакування отриманих товарів та/або контроль процесу неефективний (час зберігання плат перевищив 24 години між двома циклами пайки) та/або плати були промиті чи поглинули надмірну велику кількості вологи, прогрів є найбільш практичним заходом для запобігання серйозним пошкодженням друкованих плат. Для видалення накопиченої вологи виробники ламінату FLEX вимагають, особливо перед процесами пайки, прогрівання плат протягом певного часу в апаратах з низьким рівнем вологості. Забезпечення низької вологості та постійної температури під час процесу нагрівання є необхідним через ризик корозії контактних площадок та інших несприятливих термічних явищ. Однак процес не може тривати занадто довго через збільшення витрат і тривалості виробничого циклу, але, перш за все, через ризик зростання інтерметалічних шарів, які призводять до недостатньої змочуваності контактних площадок, а отже, до відсутність спаюваності поверхонь, що з’єднуються. В принципі, як виробники друкованих плат, так і монтажні компанії повинні уникати нагрівання, гарантуючи відповідні умови виробництва, упаковки та зберігання, а також постійний контроль усіх процесів. На жаль, насправді всі ці умови часто не виконуються одночасно, тому нагрівання необхідно проводити в спеціальних пристроях – автономних печах, які мають регулювання температури, вологості та часу процесу.
Умови нагріву в автономних печах
Нагрівання друкованих плат слід проводити в автономній печі з примусовою циркуляцією повітря. Ефективність процесу можна додатково підвищити шляхом зниження відносної вологості або тиску пари в печі, наприклад, нагріванням у вакуумі або в атмосфері азоту. Піч, яка використовується для нагрівання, повинна бути здатною підтримувати необхідні температури з відносною вологістю менше 5%. Внутрішня камера печі повинна бути вільною від забруднень, таких як силікони, які можуть осідати на поверхні плит, включаючи прокладки. Між нагрітими ламінатами також має бути достатньо місця, щоб нагріте повітря могло вільно циркулювати та ефективно видаляти вологу. При більшій кількості друкованих плат рекомендується розміщувати плати вертикально в спеціальних підставках/касетах.
Час і температура, необхідні для ефективного процесу нагріву, залежать від багатьох факторів, зокрема:
- Початкова вологість друкованої плати.
- Бажаний ступінь сухості після прогріву – має бути нижче рівня максимально допустимого вмісту вологи (MAMC). Значення MAMC — це кількість максимальної поглиненої вологи, яку плата може поглинути без ризику пошкодження через температуру пайки. Значення MAMC вказується у відсотках від сухої маси плати. Рівень MAMC має встановлювати розробник плати або користувач. В особливих випадках також допускаються домовленості між користувачем і виробником друкованих плат. Це значення можна визначити на основі наявних даних від постачальників ламінату, аналізу, попереднього досвіду або шляхом перевірочних тестів на зразках друкованих плат.
- Вологопоглинаючі характеристики ламінату.
- Загальна товщина друкованої плати.
- Розташування і структура шарів міді.
- Дизайн плати.
Щоб зменшити ризик пошкодження внутрішніх структур, нагрів повинен відбуватися при температурі нижче температури глазурування (Tg) для даного ламінату. Використання температур вище 125 °C (105 °C для покриття OSP, 110 °C для покриття Ni/Au) може погіршити покриття друкованої плати, паяльної маски або ламінату.
За стандартом IPC-1601 час і температура нагріву залежать від типу нанесеного покриття припою. У разі покриття ТСО не рекомендується нагрівати через деградацію покриття.
Таблиця 3: Рекомендації стандартів IPC щодо нагріву плат
| Покриття плати | Температура | Час | Коментар |
| Імерсійне олово | 105-125°C | 4-6 годин | Попереднє нагрівання може погіршити паяність. Термін стійкості олов’яного покриття залежить від його товщини, але зазвичай становить один рік (відповідно до IPC-4554). Нагрів викликає зростання інтерметалевих шарів CuSn, що скорочує термін служби покриття для пайки. Нагрівання може унеможливити пайку на друкованій платі, особливо якщо термін служби покриття вже закінчився. Перед нагрівом друкованих плат, покритих через занурення у олово, може знадобитися спочатку нагріти зразок друкованої плати за певний час і при певній температурі, а потім перевірити здатність цих плат до пайки. |
| Імерсійне срібло | 105-125°C | 4-6 годин | Срібло може окислюватися. Якщо під час нагріву в повітрі присутні сірка чи хлор, або піч забруднена, покриття може окислитися. Оксиди срібла стають видимими, коли вони мають товщину близько 5 нм. Це не впливає на здатність покриття до пайки. Здатність до пайки може погіршитися лише тоді, коли оксиди досягнуть товщини приблизно 50 нм. Якщо після нагріву видно оксиди, слід перевірити здатність до пайки. |
| Нікель/
золото |
105-125°C | 4-6 годин | Зазвичай проблем з нагрівом нікелевих/золотих покриттів не виникає. За певних обставин навіть поверхня, яка зазвичай не схильна до окислення, може бути пошкоджена. Завдяки покриттю ENIG кисень може згодом проникати через тонкий шар золота, окислюючи нікель. Деяких несприятливих явищ можна уникнути шляхом нагрівання в середовищі з низьким вмістом кисню, використанням вакуумної печі або захисної атмосфери азоту. |
| OSP | НЕ рекомендується нагрівати покриття OSP (Organic Surface Protection), оскільки це погіршує його властивості. Якщо нагрів все ж таки потрібен, рекомендується проводити його при найнижчій температурі та за найкоротший час процесу. Вважається, що початковою точкою для незапакованих друкованих плат є одна година при 105 °C. Тривалий час нагріву матиме негативний вплив на здатність до пайки, що буде залежати від складності процесу монтажу та наступної кількості термічних впливів. Якщо потрібен довший нагрів, щоб усунути надмірну вологість, може знадобитися зняти покриття OSP, нагріти друковані плати, а потім повторно покрити їх OSP. | ||
| HASL/HAL | 105-125°C | 4-6 годин | Зменшення товщини покриття менше 0,77 мкм може спричинити зростання чистих міжметалевих сполук і погіршити або зробити неможливим паяння. |
Нагрів між процесами також може негативно вплинути на параметри встановлених елементів, тому важливо обмежити повторення цього процесу до мінімуму і зберігати плату в спеціальних шафах з постійною і контрольованою температурою в діапазоні 20-25 °C і відносною вологістю нижче 5%.
За матеріалами сайту https://tek.info.pl
