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PCB出货包装的重要性

by Jonathan Milione, Technical Manager

为了确保电子产品的最佳性能,在组装前确保PCB的品质,至关重要。在本文中,我们将探讨如何通过正确的包装确保PCB的可用性和可靠性。

PCB生产流程的最后一步,是放入干燥剂来去除包装内的湿气,然后将PCB与干燥剂放入真空机内,通过抽出大部分空气来实现真空包装。在这里,您可以了解整个PCB生产流程

对PCB进行表面处理,目的在于提高润湿性,保护底层铜不被氧化。然而,表面处理本身,也需要被保护,来防止损坏、氧化、污染、高温和受潮。此外,PCB的基材也必须受到保护,特别是要防潮。在焊接阶段,电路板要承受高温,受潮将可能导致明显或潜在的缺陷,例如分层。

合适的包装加上受控的储存环境,可确保PCB在保质期内的品质,确保不影响后续组装。

Cross section of a delamination.
分层横截面

受潮的影响

湿气,无疑会对PCB品质和性能造成影响。为了更好地理解合适的包装在PCB整个生产流程中的重要性,我们需要对这一因素进行详细分析。

基材具有吸湿性,也就说它们会从环境中吸收水汽,因此选择吸湿性低的材料就非常重要。软板和软硬结合板尤其容易受到湿气的影响,因为软板材料的吸湿饱和度,按重量计,可达标准FR4的20倍。如果您想要了解更多关于材料的特性,可以联系我们的技术人员

PCB材料吸湿造成的主要风险在于,组装过程中的高温会导致湿气膨胀,这将导致分层、金属化孔壁破裂、内层分离和阻焊受损。此外,湿气还会加速表面洁净度的下降。

为了避免PCB受潮,必须在PCB生产流程结束时保持较低的残留水分。NCAB员工持续管控生产流程,确保湿度水平在可接受的标准内。IPC-1602标准中有就涉及处理和储存方面的规定,如果这些PCB使用无铅工艺的话,建议在包装前将湿度保持在重量的0.1%以下。

真空包装可以防止PCB受潮,同时还能在运输和储存过程中充分阻隔湿气渗透。同时,NCAB也会积极参与供应商对包装效果的检测。以及,所有这些工作最后都必须得到客户仓储的支持:保持相对湿度低于60%,温度低于25℃。

包材和WVTR(材料水蒸气透过率)

材料水蒸气透过率,简称WVTR,是指在温度为40℃的条件下,24小时内通过单位表面的水蒸气克数。为了最大限度减少水汽渗透,NCAB规定了包材、厚度和包装方式。在某些情况下,比如高灵敏电路或需要长时间储存时,最好使用防潮袋(MBB)包装。这些袋子含有铝层,可进一步阻隔水蒸气的渗透。根据IPC-1602和J-STD-033的标准,防潮袋在24小时内的WVTR必须小于0.031g/m2。就防潮袋的使用,NCAB会提前与客户商定,并确保使用的产品符合前述标准及相应的测试方法。

Moisture Barrier Bags (MBBs) for PCBs
防潮袋(MBB)示例

湿度指示卡和干燥剂

在客户要求的情况下,我们会在包装中放入湿度指示卡和干燥剂。湿度指示卡(HIC)是一张有若干阈值点的小卡片,上面预先浸渍了化合物,当超过特定的相对湿度阈值时,这些点就会变色。它们的颜色变化并不等同于缺陷,相反,它提供了有关PCB包装箱内所达到的最大湿度水平的信息。这一信息能够帮助我们确定是否需要进行烤板 –  我们稍后将讨论这一话题。

干燥剂可以帮助吸收PCB在运输和储存过程中渗透到包装内的水汽,帮助抑制包装内湿度的增加。

指示卡和干燥剂,需要通过无硫认证,防止硫化氢或二氧化硫等腐蚀性化合物的释放。对此,NCAB规定了产品要求及如何放置这些材料的方法。


Examples of HIC and Desiccant Material
湿度指示卡和干燥剂示例

烤板

如果指示卡显示的湿度达到临界值,那么后续可以通过烤板来评估PCB的可用情况。对于吸湿性较强的软板和软硬结合板,烤板应作为常规工序。

烤板,是将PCB置于105-125℃中2-6小时,来去除材料中的水分。完成烤板后,应尽快组装,最好在24小时内完成。有关烤板方式和参数的更多详情,可在下载NCAB有关硬板的建议

烤板的参数设置,取决于设计。例如,表面铜层会阻碍水分蒸发,因此可能需要延长烘烤时间。

另外,需要注意的是,由于氧化和介面合金共化物(IMC)的加速生长,烤板会降低表面光洁度的润湿性。因此,烤板是一个非常复杂的工序。一般来说,避免烤板的最好方式就是采用适当的储存方法和使用防潮袋(MBB)包装。

如果不得不进行烘烤,建议采用保守的参数,并使用真空或氮气烘箱,烘箱中的污染物应及时清除干净。

下表中简述了不同表面处理对烘烤的反应,并提供了避免出现可焊性问题的一些建议。

HASL厚度低于0.77um时,可能会生成IMC。
OSP氮气烘箱,氧气<100ppm,105℃,1小时。严重情况下,需要重新进行OSP表面处理。
ISnIMC的生成会影响可焊性,尤其是在过保后。
IAg硫或氯会导致褪色(厚度为5nm时可见,从50nm开始就会影响可焊性)。
ENIG/ENEPIG氧气会通过金层并氧化镍层。建议氮气烘箱,氧气<100ppm.

在本文中,我们解释了适合的PCB包装不仅能防止物理损坏和污染,还能防潮。我们在此介绍了一些常规的信息,但NCAB所服务的每个市场可能都尤其特定的要求。因此,如需了解有关产品包装或储存的更多信息,请联系当地的NCAB团队,我们很乐意为您提供支持。