Как предотвратить повреждение печатных плат из-за абсорбции влаги

Стандарты IPC (IPC/JEDEC J-Std-033B.1) определяют условия хранения и защиты электронных компонентов, чувствительных к влаге. Поскольку до 2010 г. стандарты хранения и защиты печатных плат (ПП) от воздействия влаги не публиковались, этим аспектам не уделялось должного внимания. Однако с установлением контроля над условиями хранения и благодаря применению профессиональных методов сушки срок паяемости печатных плат с покрытием существенно увеличился. При этом была исключена возможность повреждения плат под воздействием влаги при пайке оплавлением.

В стандарте IPC-1601 “Printed Board Handling and Storage Guidelines” («Руководство по обращению с печатными платами и их хранению») даются рекомендации по защите печатных плат от загрязнений, физических повреждений, ухудшения паяемости, электростатического разряда и поглощения влаги. В частности, наиболее действенным методом избавления печатных плат от избыточной влаги считается сушка, которая, однако, не только увеличивает стоимость и время изготовления, но и ухудшает паяемость. Необходимость дальнейшей обработки платы повышает вероятность ее повреждения или загрязнения. Вообще говоря, производители печатных плат и разработчики должны по возможности избегать сушки плат, соблюдая правила обращения, упаковки, хранения, транспортировки ПП и управления технологическим процессом.

В этом документе также рекомендуется не прибегать к сушке в том случае, если платы имеют органическое защитное покрытие, т.к. эта процедура его разрушает. Если же сушка неизбежна, ее следует осуществлять при минимально возможной температуре и времени выдержки. Нанесение органического защитного покрытия (Organic Solderability Preservative, OSP) нашло широкое применение среди других методов отделки поверхности плат в бессвинцовой пайке благодаря тому, что оно обеспечивает хорошую паяемость, простоту обработки и низкую стоимость. Однако по сравнению с альтернативными методами органическое защитное покрытие в наибольшей мере подвержено окислению.

Причина тому — поверхность из чистой меди, которая защищена только слоем органического вещества. При нормальных климатических условиях в процессе производства через несколько минут происходит отделение водяной пленки на поверхности толщиной в 3–5 атомных слоев. Затем начинается диффузия, выравнивающая давление насыщенного пара в органическом защитном покрытии. Сушка ускоряет твердорастворную диффузию между металлами и увеливает интерметаллический рост, которые могут ухудшить возможность пайки.

Качество упаковки печатных плат, полученных разработчиками от производителей, также имеет большое значение. Часто производители пренебрегают использованием гидроизоляционной упаковки, в результате чего потребители получают платы, покрытие которых уже содержит абсорбированную влагу. Спустя некоторое время эти платы становятся непригодными. В таких случаях для десорбции используются сушильные шкафы и другие методы обработки.

Безопасная и эффективная сушка печатных плат осуществляется в отсутствие высоких температур с помощью сушильных камер, в которых количество воды не превышает 0,6 г/куб.м. Такая низкая влажность в камерах способствует десорбции воды с поверхности плат, препятствуя их окислению и интерметаллическому росту. Эти камеры также используются для неограниченного по времени безопасного хранения печатных плат в соответствии со стандартами IPC. Дальнейшее окисление плат прекращается за счет удаления с их поверхности молекул воды. Благодаря тому, что эти камеры могут работать при комнатной температуре, печатные платы из них не извлекаются до тех пор, пока они не будут подготовлены для дальнейших операций.

Высушенные и хранящиеся таким образом ПП с OSP-покрытием идеально защищены и могут использоваться через достаточно длительный промежуток времени. Хранение в сухом месте рекомендуется и для плат с менее критичным покрытием. Например, изначальная смачиваемость покрытия луженых ПП выше, чем у плат с OSP-покрытием. У луженых плат, обработанных горячим воздухом, оксидная пленка образуется на поверхности под влиянием влаги, что ухудшает смачивающую способность и паяемость. Эта проблема решается с помощью сушильного шкафа, который обеспечивает постоянную смачиваемость поверхности в течение продолжительного времени.

Подробнее в статье. Еще статьи по теме монтажа и изготовления печатных плат:

Написать ответ

Your email address will not be published. Required fields are marked *