预防 PCB 脱气:保护电路板免受缺陷影响
脱气(也称放气)在生产和使用中导致缺陷。虽某些应用不可避免,但必须预防或减轻脱气以确保最终产品功能正常。了解脱气及制造商可采取的预防/减少措施。
什么是 PCB 与阻焊脱气?
脱气发生时,PCB 内滞留气体在板内释放。最常见于两种情况:
- 生产中的波峰焊或手工焊: 波峰焊或手工焊时,靠近通孔的受热水分变为蒸汽。气体逸出时在阻焊层产生空洞。
- 超高真空环境使用: 涉及外太空、实验室、医疗设施等超高真空应用时,真空导致 PCB 内蒸汽逸出,在其余设备上冷凝。
脱气引发的问题
因两种常见脱气发生在 PCB 生命周期不同阶段,各自给制造商带来不同挑战。这些问题可导致 PCB 缺陷或产品功能异常。
焊接时脱气产生的阻焊空洞引发严重问题。空洞出现在使 PCB 通孔导电的化学镀铜层中。沉积过程中,制造商在 PCB 层间钻孔并镀铜,形成贯穿板层的导电路径,使 PCB 首先具备功能。铜镀层空洞阻止电流通过,导致 PCB 缺陷。PCB 必须有均匀化学镀铜层才能发挥作用,空洞阻碍这一点。
高真空环境下脱气的问题取决于设备应用。航天应用中,脱气形成的冷凝物干扰相机镜头、测量工具等材料。蒸汽使镜头起雾、干扰测量结果。医疗设施和科研实验室同样需要无菌环境。脱气可污染设备和周围环境,给患者带来危险或导致测试结果不准。
常见原因与解决方案
脱气发生场景虽异,但原因在任何场景下相似。脱气原因包括:
- 材料不当: 选择 PCB 材料时,制造商须考虑板卡全生命周期(含生产与应用)。金、银、锡镀层可能含盐或有机物,沉积加热时产生气体。高真空环境用 PCB 若无低脱气材料,脱气风险增加。
- 制造缺陷: 生产工艺决定 PCB 质量不亚于材料。焊接时脱气常因化学镀铜层过薄或预热工艺不当。生产中未除湿可产生高真空系统相关脱气蒸汽。
降低超高真空系统中 PCB 脱气
即使 PCB 材料与生产正确,在高真空应用中仍可能脱气。制造商与客户均须采取预防措施尽可能降低风险。生产中在真空下烘烤高真空系统用 PCB 能有效减轻脱气,特别是真空烘烤。烘烤工艺在使用前去除残留水分。
实施 PCB 时,客户可设计设备将蒸汽远离关键元件。开发气体通过通风口排出的路径防止滞留。或将板卡朝向不受影响部件,使蒸汽仅接触不敏感部件。加热元件可烧除冷凝形成的冰层和薄膜。搭载 PCB 的航天器可让含板一面朝向太阳,利用自然热量减少湿气。
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