所有的材料其实都有其保存期限(Shelf-life),只是有些保存期限较长,而有些保存期限较短而已。那使用过期材料会有什么问题?想想你吃了过期食物会有何问题?那使用过期的PCB(Printed Circuit Board,电路板)会有何问题?
在回答「过期PCB使用」问题前首先要问问大家,PCB的作用是什么?它在PCBA厂需要进行什么加工?
PCB的最大作用是作为电子零件的载体来传递电子信号,所以如果有零件无法被焊接于PCB或是接触点无法有效传递电子信号,将会影响到电子产品的功能,或是造成间歇性的功能不良。
那电子零件又是如何被焊接到PCB的呢?
现在的PCB焊接工艺几乎都使用约240~250℃的高温将焊料(锡膏或锡丝)融化后连接电子零件焊脚与PCB,所以问题就来了,过期PCB能否可以至少承受两次250℃以上的高温而不会出现问题,之所以说承受两次高温是因为现在一般的PCBA制程都是双面焊接板。
基于以上理解,现在就可以来看看『使用过期PCB到底可能会发生什么事了?』,以下问题不见得一定都会发生,但都有风险,所以如果你还想使用过期PCB,必须要确保以下问题不会发生:
1. 过期PCB可能造成PCB表面焊垫发生氧化
焊垫氧化后将造成焊锡不良,最终可能导致功能失效或掉件风险。电路板不同的表面处理对于抗氧化的效果会不一样,原则上ENIG要求要在12个月内用完,而OSP则要求要在六个月内用完,建议依照PCB板厂的保存期限(shelf life)以确保品质。
OSP板一般可以送回板厂洗掉OSP薄膜再重新上一层新的OSP,但OSP酸洗去除时有机会损伤其铜箔线路,所以最好洽询板厂确认是否可以重新处理OSP膜。
ENIG板则无法重新处理,一般建议进行「压烤」,然后试焊性有无问题。
2. 过期PCB可能会吸湿造成爆板
电路板吸湿后经过回焊时可能会引起爆米花(popcorn)效应、爆板或分层等问题。这个问题虽然可以经由烘烤来解决,但并不是每种板子都适合烘烤,而且烘烤有可能会引起其他的品质问题。
一般来说OSP板不建议烘烤,因为高温烘烤后会损害OSP膜,但也看过有人将OSP拿去烘烤,但是烘烤时间要尽量缩短,温度还不可以太高,烘烤后更必须要在最短时间内过完回焊炉,挑战不少,否则的话焊垫会出现氧化,影响焊接。
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3. 过期PCB的胶合能力可能会降解变质
电路板生产出来后其层与层(layer to layer)之间的胶合能力就会随着时间而渐渐降解甚至变质,也就是说随着时间增加,电路板的层与层之间的结合力会渐渐下降。
如此的电路板在经过回焊炉高温时,因为不同材料组成的电路板会有不同的热膨胀系数,在热胀冷缩的作用下,有可能造成电路板分层(de-lamination)、表面气泡产生,这将严重影响电路板的可靠性与长期信赖度,因为电路板分层可能会拉断电路板层与层之间的导通孔(via),造成电气特性不良,最麻烦的是可能发生间歇性不良问题,更有可能造成CAF(微短路)而不自知。
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