PCB板为何在SMT贴片前必须烘烤？

摘 要：     

本文探讨了印刷电路板（PCB）在表面贴装技术（SMT）生产流程前进行烘烤处理的核心原因、判定标准及注意事项。文章指出，PCB材料具有吸湿性，存储过程中吸收的水分是导致SMT回流焊缺陷的主要隐患。烘烤的主要目的在于通过加热去除基材内部的湿气，从而防止高温下因水分汽化引发的“爆米花”效应（分层、爆板）、改善焊盘的可焊性以降低虚焊风险，以及保持板面平整度以确保贴片精度，最终保障产品的长期可靠性。

关键词：PCB烘烤；SMT贴片；除湿处理；回流焊缺陷；焊接可靠性

PCB板在SMT贴片前进行烘烤，核心目的是去除内部吸收的湿气（除湿），这是确保焊接质量和产品长期可靠性的关键预处理步骤。

01 PCB烘烤后加工的目的

如果受潮的PCB直接进入高温回流焊，可能会引发一系列严重问题；SMT贴片加工前对PCB板进行烘烤主要有以下原因：

去除水分：PCB板在储存和运输过程中，会不可避免地与空气接触，从而吸收空气中的水分。如果不将这些水分去除，在SMT贴片的焊接过程中，当PCB板进入200摄氏度以上的高温环境，水分会迅速被加热雾化变成水蒸气。水蒸气在无法及时从板子内释放出来时，就会在PCB板内部形成压力，可能撑胀PCB板，导致线路板的层与层之间的导通孔拉断、层间分离，甚至出现起泡、膨龟、爆板等现象。即使表面看不到明显现象，内部线路也可能已受损，会使电器产品功能不稳定，最终导致产品失效。

防止焊接出现气泡：PCB板中的湿气在高温下蒸发，如果不事先烘烤，当进入焊接过程时，湿气可能在高温下形成气泡。这些气泡会使焊接点不牢固，影响电气连接的可靠性，通过预先烘烤，可以大大减少焊接气泡的风险。

提高元器件粘附性：烘烤有助于提高元器件在PCB板表面的粘附性。在SMT贴片过程中，元器件需要在PCB板表面牢固粘附，才能确保可靠的连接，进而保证电子产品的性能和稳定性。

避免热冲击：PCB板由于温度变化而导致的热冲击可能对电子元器件产生负面影响。通过在生产前进行控制温度的烘烤，可以让PCB板逐步适应温度变化，减轻或避免在后续加工过程中因温度急剧变化而产生的热冲击，确保电子元器件在整个制造过程中不受损害。

去除挥发性有机物：在PCB板制造过程中，使用的胶粘剂、溶剂等会残留在PCB板的表面。这些挥发性有机物如果没有被彻底去除，在贴片过程中遇高温挥发，会与焊接过程中产生的气体相互作用，导致焊接气泡、过度焊接等问题。烘烤可以将这些挥发性有机物彻底去除，防止贴片过程中出现各种焊接问题。

改善表面润湿性：在贴片过程中，焊膏需要充分润湿PCB板表面和元器件引脚，以确保焊接的良好连接。然而，PCB板表面存在的水分或挥发性有机物会影响焊膏的润湿性，导致焊接不良。通过烘烤，可以去除这些影响因素，提高焊膏的润湿性，从而确保焊接的可靠性和质量。

提高尺寸稳定性：在贴片过程中，PCB板会因受热膨胀，如果没有事先进行烘烤，可能会导致电子元器件的贴合不良、引脚间距变化过大等问题。通过烘烤，可以使PCB板的尺寸在贴片过程中变化较小，保证元器件的贴合度和引脚间距的稳定性，提高产品的一致性和可靠性。

02 PCB烘烤后加工的必要性

PCB烘烤在SMT贴片加工中通常是很有必要的，特别是对于受潮风险较高或对焊接质量要求严格的PCB板。不过在一些特殊情况下，如PCB板刚从干燥密封的包装中取出且能立即进行加工，可能可以不进行烘烤。在进行烘烤时，有以下方面需要注意：

1 烘烤参数设置

温度：不同材质和厚度的PCB板，其适宜的烘烤温度有所不同。一般来说，常见的FR-4材质PCB板，烘烤温度多设定在100℃-120℃之间。温度过低，无法有效去除水分和挥发性物质；温度过高，则可能会使PCB板变形、变色，甚至损坏板材内部的绝缘层和电路；对于OSP（有机保焊膜）工艺的PCB板，烘烤需格外谨慎。OSP膜在高温下会加速降解，如必须烘烤，建议采用低温（105℃以下）短时方案，或优先选择真空烘烤，并在烘烤后24小时内完成生产.

时间：烘烤时间与PCB板的厚度、受潮程度以及烘烤设备的性能等因素有关。通常，厚度在1.6mm左右的普通PCB板，烘烤时间在4-8小时。较厚或受潮严重的PCB板，可能需要更长的烘烤时间，但一般不宜超过24小时，以免对PCB板造成不良影响。

升温速率：为避免PCB板因温度急剧变化产生热应力，升温速率不宜过快，一般控制在5℃/min-10℃/min。

2 烘烤设备选择

烘箱类型：常见的有热风循环烘箱和真空烘箱。热风循环烘箱能使热空气在箱内均匀流动，确保PCB板受热均匀；真空烘箱则可在较低温度下更有效地去除水分，适用于对温度敏感或受潮严重的PCB板。

烘箱尺寸：要根据PCB板的尺寸和数量选择合适尺寸的烘箱，确保PCB板在烘箱内有足够的空间，热空气能够充分流通，避免因空间拥挤导致热量分布不均。

3 PCB 板放置与防护

放置方式：PCB板应平整放置在烘箱内的托盘或支架上，避免堆叠，以保证热空气能充分接触PCB板的各个部位，使烘烤效果均匀。

防护措施：为防止PCB板在烘烤过程中受到污染，可将其放置在专用的托盘或夹具中，也可使用耐高温的保护膜对PCB板表面进行覆盖保护。

4 烘烤后的处理

冷却方式：烘烤后的PCB板应在烘箱内自然冷却或采用缓慢的风冷方式，避免快速冷却导致PCB板表面凝结水汽或产生热应力。

存放环境：冷却后的PCB板应立即放入干燥的环境中，如干燥柜或密封袋内，并放入干燥剂，防止其再次吸收空气中的水分。同时，应尽快进行SMT贴片加工，避免长时间暴露在空气中。在进行烘烤操作前，还应参考PCB板制造商提供的技术规格和建议，结合实际生产情况，制定合理的烘烤工艺，以确保PCB板的质量和SMT贴片加工的顺利进行。

03 PCB未充分烘烤的后果

若PCB板未充分烘烤，在SMT贴片加工及后续使用过程中可能会出现以下多种后果：

1 焊接质量问题

产生气泡与空洞：PCB板中残留的水分在焊接高温下迅速汽化，会在焊点内部形成气泡和空洞。这不仅会使焊点的外观不平整、不光滑，影响焊接的美观度，更重要的是会降低焊点的机械强度和导电性，使焊点在长期使用中容易出现开裂、脱焊等问题，导致电路连接中断。虚焊与假焊：水分和挥发性物质的存在会影响焊膏的润湿性能，使焊料不能很好地在PCB板焊盘和元器件引脚表面铺展和附着，从而产生虚焊和假焊现象。虚焊和假焊的焊点在初始测试时可能看似正常，但在电子产品使用过程中，由于受到震动、温度变化等因素的影响，很容易出现接触不良，导致电子产品出现间歇性故障，难以准确排查和修复。

锡珠飞溅：未充分烘烤的PCB板在焊接时，内部水汽的突然蒸发会产生压力，促使液态焊料从焊点中飞溅出来，形成锡珠。锡珠可能会落在PCB板表面的其他部位，造成短路等问题，影响电路的正常工作，还可能会吸附灰尘等杂质，进一步降低电子产品的可靠性。

2 焊接质量问题

电气性能不稳定：残留的水分和杂质会降低PCB板的绝缘性能，导致相邻线路之间出现漏电、短路等现象，使电路的信号传输出现干扰、衰减等问题，影响电子产品的电气性能稳定性。例如，在高频电路中，绝缘性能下降可能会导致信号失真、噪声增大，使产品的通信质量变差。

PCB 板变形：水分在PCB板内部分布不均匀，在焊接高温下，不同部位的水分蒸发程度不同，会产生不均匀的热应力，从而导致PCB板发生变形。变形的PCB板可能无法与其他部件良好配合，影响电子产品的整体组装精度，严重时甚至会使PCB板上的电路线条断裂，造成永久性损坏。

3 产品可靠性问题

早期失效：由于焊接质量问题PCB板性能不稳定，电子产品在使用初期就可能出现各种故障，即早期失效。这不仅会增加产品的售后维修成本，还会严重影响产品的品牌形象和用户满意度。

使用寿命缩短：未充分烘烤的PCB板在长期使用过程中，由于焊点内部的气泡、空洞以及虚焊等问题，会在热循环、机械应力等作用下逐渐恶化，导致焊点失效。同时PCB板的绝缘性能下降和变形等问题也会随着时间的推移而加剧，最终缩短电子产品的使用寿命。

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