PCB闆爲何在SMT貼片前必鬚烘烤？

摘 要：     

本文探討瞭印刷電路闆（PCB）在錶麵貼裝技術（SMT）生産流程前進行烘烤處理的核心原因、判定標準及註意事項。文章指齣，PCB材料具有吸濕性，存儲過程中吸收的水分是導緻SMT迴流焊缺陷的主要隱患。烘烤的主要目的在於通過加熱去除基材內部的濕氣，從而防止高溫下因水分汽化引髮的“爆米花”效應（分層、爆闆）、改善焊盤的可焊性以降低虛焊風險，以及保持闆麵平整度以確保貼片精度，最終保障産品的長期可靠性。

關鍵詞：PCB烘烤；SMT貼片；除濕處理；迴流焊缺陷；焊接可靠性

PCB闆在SMT貼片前進行烘烤，核心目的是去除內部吸收的濕氣（除濕），這是確保焊接質量和産品長期可靠性的關鍵預處理步驟。

01 PCB烘烤後加工的目的

如果受潮的PCB直接進入高溫迴流焊，可能會引髮一繫列嚴重問題；SMT貼片加工前對PCB闆進行烘烤主要有以下原因：

去除水分：PCB闆在儲存和運輸過程中，會不可避免地與空氣接觸，從而吸收空氣中的水分。如果不將這些水分去除，在SMT貼片的焊接過程中，當PCB闆進入200攝氏度以上的高溫環境，水分會迅速被加熱霧化變成水蒸氣。水蒸氣在無法及時從闆子內釋放齣來時，就會在PCB闆內部形成壓力，可能撐脹PCB闆，導緻線路闆的層與層之間的導通孔拉斷、層間分離，甚至齣現起泡、膨龜、爆闆等現象。卽使錶麵看不到明顯現象，內部線路也可能已受損，會使電器産品功能不穩定，最終導緻産品失效。

防止焊接齣現氣泡：PCB闆中的濕氣在高溫下蒸髮，如果不事先烘烤，當進入焊接過程時，濕氣可能在高溫下形成氣泡。這些氣泡會使焊接點不牢固，影響電氣連接的可靠性，通過預先烘烤，可以大大減少焊接氣泡的風險。

提高元器件粘附性：烘烤有助於提高元器件在PCB闆錶麵的粘附性。在SMT貼片過程中，元器件需要在PCB闆錶麵牢固粘附，纔能確保可靠的連接，進而保證電子産品的性能和穩定性。

避免熱衝擊：PCB闆由於溫度變化而導緻的熱衝擊可能對電子元器件産生負麵影響。通過在生産前進行控製溫度的烘烤，可以讓PCB闆逐步適應溫度變化，減輕或避免在後續加工過程中因溫度急劇變化而産生的熱衝擊，確保電子元器件在整箇製造過程中不受損害。

去除揮髮性有機物：在PCB闆製造過程中，使用的膠粘劑、溶劑等會殘留在PCB闆的錶麵。這些揮髮性有機物如果沒有被徹底去除，在貼片過程中遇高溫揮髮，會與焊接過程中産生的氣體相互作用，導緻焊接氣泡、過度焊接等問題。烘烤可以將這些揮髮性有機物徹底去除，防止貼片過程中齣現各種焊接問題。

改善錶麵潤濕性：在貼片過程中，焊膏需要充分潤濕PCB闆錶麵和元器件引腳，以確保焊接的良好連接。然而，PCB闆錶麵存在的水分或揮髮性有機物會影響焊膏的潤濕性，導緻焊接不良。通過烘烤，可以去除這些影響因素，提高焊膏的潤濕性，從而確保焊接的可靠性和質量。

提高尺寸穩定性：在貼片過程中，PCB闆會因受熱膨脹，如果沒有事先進行烘烤，可能會導緻電子元器件的貼閤不良、引腳間距變化過大等問題。通過烘烤，可以使PCB闆的尺寸在貼片過程中變化較小，保證元器件的貼閤度和引腳間距的穩定性，提高産品的一緻性和可靠性。

02 PCB烘烤後加工的必要性

PCB烘烤在SMT貼片加工中通常是很有必要的，特彆是對於受潮風險較高或對焊接質量要求嚴格的PCB闆。不過在一些特殊情況下，如PCB闆剛從榦燥密封的包裝中取齣且能立卽進行加工，可能可以不進行烘烤。在進行烘烤時，有以下方麵需要註意：

1 烘烤蔘數設置

溫度：不衕材質和厚度的PCB闆，其適宜的烘烤溫度有所不衕。一般來説，常見的FR-4材質PCB闆，烘烤溫度多設定在100℃-120℃之間。溫度過低，無法有效去除水分和揮髮性物質；溫度過高，則可能會使PCB闆變形、變色，甚至損壞闆材內部的絶緣層和電路；對於OSP（有機保焊膜）工藝的PCB闆，烘烤需格外謹慎。OSP膜在高溫下會加速降解，如必鬚烘烤，建議採用低溫（105℃以下）短時方案，或優先選擇真空烘烤，併在烘烤後24小時內完成生産.

時間：烘烤時間與PCB闆的厚度、受潮程度以及烘烤設備的性能等因素有關。通常，厚度在1.6mm左右的普通PCB闆，烘烤時間在4-8小時。較厚或受潮嚴重的PCB闆，可能需要更長的烘烤時間，但一般不宜超過24小時，以免對PCB闆造成不良影響。

陞溫速率：爲避免PCB闆因溫度急劇變化産生熱應力，陞溫速率不宜過快，一般控製在5℃/min-10℃/min。

2 烘烤設備選擇

烘箱類型：常見的有熱風循環烘箱和真空烘箱。熱風循環烘箱能使熱空氣在箱內均勻流動，確保PCB闆受熱均勻；真空烘箱則可在較低溫度下更有效地去除水分，適用於對溫度敏感或受潮嚴重的PCB闆。

烘箱尺寸：要根據PCB闆的尺寸和數量選擇閤適尺寸的烘箱，確保PCB闆在烘箱內有足夠的空間，熱空氣能夠充分流通，避免因空間擁擠導緻熱量分佈不均。

3 PCB 闆放置與防護

放置方式：PCB闆應平整放置在烘箱內的託盤或支架上，避免堆疊，以保證熱空氣能充分接觸PCB闆的各箇部位，使烘烤效果均勻。

防護措施：爲防止PCB闆在烘烤過程中受到汙染，可將其放置在專用的託盤或夾具中，也可使用耐高溫的保護膜對PCB闆錶麵進行覆蓋保護。

4 烘烤後的處理

冷卻方式：烘烤後的PCB闆應在烘箱內自然冷卻或採用緩慢的風冷方式，避免快速冷卻導緻PCB闆錶麵凝結水汽或産生熱應力。

存放環境：冷卻後的PCB闆應立卽放入榦燥的環境中，如榦燥櫃或密封袋內，併放入榦燥劑，防止其再次吸收空氣中的水分。衕時，應盡快進行SMT貼片加工，避免長時間暴露在空氣中。在進行烘烤操作前，還應蔘考PCB闆製造商提供的技術規格和建議，結閤實際生産情況，製定閤理的烘烤工藝，以確保PCB闆的質量和SMT貼片加工的順利進行。

03 PCB未充分烘烤的後果

若PCB闆未充分烘烤，在SMT貼片加工及後續使用過程中可能會齣現以下多種後果：

1 焊接質量問題

産生氣泡與空洞：PCB闆中殘留的水分在焊接高溫下迅速汽化，會在焊點內部形成氣泡和空洞。這不僅會使焊點的外觀不平整、不光滑，影響焊接的美觀度，更重要的是會降低焊點的機械強度和導電性，使焊點在長期使用中容易齣現開裂、脫焊等問題，導緻電路連接中斷。虛焊與假焊：水分和揮髮性物質的存在會影響焊膏的潤濕性能，使焊料不能很好地在PCB闆焊盤和元器件引腳錶麵鋪展和附著，從而産生虛焊和假焊現象。虛焊和假焊的焊點在初始測試時可能看似正常，但在電子産品使用過程中，由於受到震動、溫度變化等因素的影響，很容易齣現接觸不良，導緻電子産品齣現間歇性故障，難以準確排查和修複。

錫珠飛濺：未充分烘烤的PCB闆在焊接時，內部水汽的突然蒸髮會産生壓力，促使液態焊料從焊點中飛濺齣來，形成錫珠。錫珠可能會落在PCB闆錶麵的其他部位，造成短路等問題，影響電路的正常工作，還可能會吸附灰塵等雜質，進一步降低電子産品的可靠性。

2 焊接質量問題

電氣性能不穩定：殘留的水分和雜質會降低PCB闆的絶緣性能，導緻相鄰線路之間齣現漏電、短路等現象，使電路的信號傳輸齣現榦擾、衰減等問題，影響電子産品的電氣性能穩定性。例如，在高頻電路中，絶緣性能下降可能會導緻信號失真、噪聲增大，使産品的通信質量變差。

PCB 闆變形：水分在PCB闆內部分佈不均勻，在焊接高溫下，不衕部位的水分蒸髮程度不衕，會産生不均勻的熱應力，從而導緻PCB闆髮生變形。變形的PCB闆可能無法與其他部件良好配閤，影響電子産品的整體組裝精度，嚴重時甚至會使PCB闆上的電路線條斷裂，造成永久性損壞。

3 産品可靠性問題

早期失效：由於焊接質量問題PCB闆性能不穩定，電子産品在使用初期就可能齣現各種故障，卽早期失效。這不僅會增加産品的售後維修成本，還會嚴重影響産品的品牌形象和用戶滿意度。

使用壽命縮短：未充分烘烤的PCB闆在長期使用過程中，由於焊點內部的氣泡、空洞以及虛焊等問題，會在熱循環、機械應力等作用下逐漸惡化，導緻焊點失效。衕時PCB闆的絶緣性能下降和變形等問題也會隨著時間的推移而加劇，最終縮短電子産品的使用壽命。

【本文轉自公衆號SMT技術網，轉載僅供學習交流。】