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到底是濕度還是溫度對SMT生產品質影響比較大?生產車間環境濕度及溫度對SMT品質是否有影響?

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有網友提問關於車間環境濕度對SMT品質是否會有影響?原因是「SMT生產線把錫膏印刷不下錫的問題,歸咎為是天氣乾燥的原因」。 這位網友認為「濕度的管控更多的原因是為了減少對濕敏零件(Moisture Sensitive Devices)和靜電(ESD)影響,對於錫膏印刷機不下錫,跟濕度影響應該不大,倒是溫度對錫膏印刷的品質影響比較大」。真的是這樣嗎?

這個問題其實牽涉到幾個面向。

首先,我們得先了解錫膏的是由助焊劑(flux)與錫粉(solder powders)各占一半的體積比所組成的混合物,而助焊劑中又包含有松香、活性劑、增稠劑與溶劑,其中的溶劑為乙醇類揮發性液體,其起到融合錫膏中各成分的作用。一旦,錫膏開罐後,其內部的乙醇類溶劑就會開始揮發(其實不開蓋密封的情況下也會揮發,只是速度很慢,就類似汽水裝在寶特瓶中一段時間後也會沒氣是一樣的道理),在乾燥及高溫的環境下更會加速乙醇類溶劑的揮發,造成錫膏乾涸。

我們可以把錫膏想像成黏土,黏土則是一種富含水分的泥土,當黏土乾燥後就會變硬、不具可塑性,而錫膏也是依樣,當其中的溶劑開始揮發,錫膏的黏度就會增加且變黏稠,會使得錫膏難以順利地印刷在電路板子上,也會因為黏在鋼板開孔的垂直面上而影響落錫量,甚至堵塞造成漏印,已經印刷在電路板上的錫膏則可能發生坍塌(因為溶劑揮發後部分體積縮小無法支撐原來的形狀),造成短路或是錫珠,乾涸的錫膏表面也較難黏住零件,在電路板移動的過程中容易被甩飛移位。

所以,基本上我們可以先歸結較乾燥的車間環境,較容易使得錫膏變乾而影響錫膏印刷的品質。

其次,我們應該探討的是SMT的生產車間有無溫溼度管控?SMT生產絕不能靠天氣吃飯,就如同前面說過的天氣太乾燥會加速錫膏中溶劑的揮發,但是環境如果太潮濕,則容易讓水氣附著於錫膏上,沾有水氣的錫膏在回焊(reflow)的過程中會因為受熱超過100°C而快速氣化變成水蒸氣並膨脹體積,造成爆錫現象,產生錫珠。因次工作熊強烈建議,SMT產線一定要有濕度管控,而一般我們會要求管控SMT產線的濕度在35~65%RH之間,或40%~70%RH之間,沒有很一致的標準,而IPC-J-STD-020文件定義的暴露車間濕度為60%RH。

個人建議濕度要穩定地維持在一定範圍內,這樣比較能維持生產品質的一致姓,濕度不只會影響錫膏的品質,當濕度越低時,也越容易引起靜電反應,擊穿電子零件或吸附零件,當濕度越高時,材料則越容易受潮或黏住零件,人體對過高及過低的濕度也會感覺不適。

其三,錫膏開罐後暴露於生產車間的時間又是如何管控的?我們前面已經說過,錫膏開罐後,錫膏中的溶劑就會開始揮發,所以我們不只要管控錫膏直接暴露於大氣環境下的溼度,更要管控暴露的時間,因為暴露時間越長,溶劑的揮發就越多,出問題的機率也就越高。一般我們會要求錫膏開蓋超過8H不得回收,超過12H或24H報廢,不建議自己添加溶劑,因為你不知道溶劑揮發了多少,更不知道需要添加多少溶劑,添加了溶劑後還得重新充分攪拌均勻。而對於已經塗抹於鋼板上的錫膏,其溶劑揮發的速度會比在罐子裡的更快,一般建議要在3H內用完。

至於車間溫度對SMT品質的影響,溫度越高,溶劑揮發會越快,但是一般我們不太可能讓車間溫度長期超過30°C以上?因為沒有多少人願意在高溫的環境下穿著工作服持續工作。所以,相對來說溫度對SMT的影響就沒有濕度來得大。


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