為什麼過期的PCB要先烘烤才能打SMT或過爐？

對許多工程師來說，他們可能就是搞不懂「為什麼 PCB過期超過保存期限後一定要先烘烤才能打SMT過回焊爐呢？」，還是你覺得不管PCB有沒有過期總之先烤了再說？哪你知道PCB過期後為何需要烘烤？PCB烘烤又有那些限制？

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PCB烘烤的主要目的在去濕除潮，除去PCB內含或從外界吸收的水氣，因為有些PCB本身所使用的材質就容易形成水分子，另外，PCB生產出來擺放一段時間後也有機會吸收到環境中的水氣，而「水」則是造成PCB爆板(popcorn)或分層(delamination)的主要兇手之一。

因為當PCB放置於溫度超過100°C的環境下，比如回焊爐、波焊爐、熱風重工或手焊…等製程時，「水」就會變成水蒸氣，然後快速膨脹其體積，當加熱於PCB的速度越快，水蒸氣膨脹也會越快，當溫度越高，則水蒸氣的體積也就越大，當水蒸氣無法即時從PCB內逃逸出來，就很有機會撐脹PCB，尤其PCB的Z方向最為脆弱，有些時候可能會將PCB的層與層之間的導通孔(via)拉斷，有時則可能造成PCB的層間分離，更嚴重的連PCB外表都可以看得到起泡、膨龜、爆板等現象，有時候就算PCB外表看不到以上的現象，但其實已經內傷，隨著時間過去反而會造成電器產品的功能不穩定，或發生CAF等問題，終至造成產品失效。

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PCB烘烤的程序其實還蠻麻煩的，烘烤時必須將原本的包裝拆除後才能放入烤箱中，然後要用超過100°C的溫度來烘烤，但是溫度又不能太高，免得烘烤期間水蒸氣過度膨脹反而把PCB給撐爆，一般業界對於PCB烘烤的溫度大多設定在120+/-5°C的條件，以確保水氣真的可以從PCB本體內消除後，才能上SMT線打板過回焊爐焊接，烘烤時間則隨著PCB的厚度與尺寸大小而有所不同，而且對於比較薄或是尺寸比較大的PCB還得在烘烤後用重物壓著板子，這是為了要降低或避免PCB在烘烤後冷卻期間因為應力釋放而導致PCB彎曲變形的慘劇發生，因為PCB一旦變形彎曲，在SMT印刷錫膏時就會出現偏移或是厚薄不均的問題，連帶的會造成後面回焊時大量的焊接短路或是空焊等不良發生。

PCB烘烤的條件設定

目前業界一般對於PCB烘烤的條件與時間設定如下：

1.PCB於製造日期2個月內且密封良好，拆封後放置於有溫度與濕度控制的環境(≦30°C/60%RH，依據IPC-1601)下超過5天者，上線前需以120+/-5°C烘烤1個小時。

2.PCB存放超過製造日期2～6個月，上線前需以120+/-5°C烘烤2個小時。

3.PCB存放超過製造日期6～12個月，上線前需以120+/-5°C烘烤4個小時。

4.PCB存放超過製造日期12個月以上，基本上不建議使用，因為多層板的膠合力可是會隨著時間而老化的，日後可能會發生產品功能不穩等品質問題，增加市場返修的機率，而且生產的過程還有爆板及吃錫不良等風險。如果不得不使用，建議要先以120+/-5°C烘烤6個小時，大量產前先試印錫膏投產幾片確定沒有焊錫性問題才繼續生產。另一個不建議使用存放過久的PCB是因為其表面處理也會隨著時間流逝而漸漸失效，以ENIG來說，業界的保存期限為12個月，過了這個時效，視其沉金層的厚度而定，厚度如果較薄者，其鎳層可能會因為擴散作用而出現在金層並形成氧化，影響信賴度，不可不慎。

5.所有烘烤完成的PCB必須在5天內使用完畢，未加工完畢的PCB上線前必須重新以120+/-5°C再烘烤1個小時。

PCB烘烤時的堆疊方式

1.大尺寸PCB烘烤時，採用平放堆疊式擺放，建議一疊最多數量建議不可超過30片，烘烤完成10鐘內需打開烤箱取出PCB並平放使其冷卻，烘烤後需壓防板彎治具 。大尺寸PCB不建議直立式烘烤，容易板彎。

2.中小型PCB烘烤時，可以採用平放堆疊式擺放，一疊最多數量建議不可超過40片，也可以採直立式，數量不限，烘烤完成10鐘內需打開烤箱取出PCB平放使其冷卻，烘烤後需壓防板彎治具。

PCB烘烤時的注意事項：

1.烘烤溫度不可以超過PCB的Tg點，一般要求不可以超過125°C。早期某些含鉛的PCB之Tg點比較低，現在無鉛PCB的Tg大多在150°C以上。

2.烘烤後的PCB要盡快使用完畢，如果未使用完畢應盡早重新真空包裝。如果暴露於車間時間過久，則必須重新烘烤。

3.烤箱記得要加裝抽風乾燥設備，否則烤出來的水蒸氣反而會留存在烤箱內增加其相對濕度，不利PCB除濕。

4.以品質觀點來看，使用越是新鮮的PCB焊錫過爐後的品質就越好，過期的PCB即使拿去烘烤後才使用還是會有一定的品質風險。

工作熊個人對PCB烘烤的建議：

1.工作熊個人建議只要使用105+/-5°C的溫度來烘烤PCB就好了，因為水的沸點是100°C，只要超過其沸點，水就會變成水蒸氣，因為PCB內含的水分子不會太多，所以並不需要太高的溫度來增加其氣化的速度，溫度太高或氣化速度太快反而容易使得水蒸氣快速膨脹，對品質其實不利，尤其對多層板及有埋孔的PCB，105°C剛剛好高於水的沸點，溫度又不會太高，可以除濕又可以降低氧化的風險。況且現在的烤箱溫度控制的能力已經比以前提升不少。

2.PCB是否需要烘烤，應該要看其包裝是否受潮，也就是要觀察其真空包裝內的 HIC (Humidity Indicator Card，濕度指示卡) 是否已經顯示受潮，如果包裝良好，HIC沒有指示受潮其實是可以直接上線不用烘烤的。

2.PCB烘烤時建議採用「直立式」且有間隔來烘烤，因為這樣才能起到熱空氣對流最大效果，而且水氣也比較容易從PCB內被烤出來。但是對於大尺寸的PCB可能得考慮直立式是否會造成板彎變形問題。

3.PCB烘烤後建議放置於乾燥處並使其快速冷卻，最好還要在板子的上頭壓上「防板彎治具」，因為一般物體從高熱狀態到冷卻的過程反而容易吸收水氣，但是快速冷卻又可能引起板彎，這要取得一個平衡。

PCB烘烤的缺點及需要考慮的事項：

1.烘烤會加速PCB表面鍍層的氧化，而且越高溫度烘烤越久越不利。
PCB烘烤的迷思：PCB上線前烘烤可以增加焊錫性嗎？

2.不建議對OSP表面處理的板子做高溫烘烤，因為OSP薄膜會因為高溫而降解或失效。如果不得不做烘烤，建議使用105+/-5°C的溫度烘烤，不得超過2個小時，烘烤後建議24小時內用完。

3.烘烤可能對IMC生成產生影響，尤其是對HASL(噴錫)、ImSn(化學錫、浸鍍錫)表面處理的板子，因為其IMC層(銅錫化合物)其實早在PCB階段就已經生成，也就是在PCB焊錫前已生成，烘烤反而會增加這層已生成IMC的厚度，造成信賴性問題。