Kaip kepti PCB ir komponentus: išsamus vadovas

Įvadas

PCB kepimas yra galinga technika, naudojama plokščių funkcionalumui ir ilgaamžiškumui pagerinti. Tačiau ne kiekvieno tipo PCB yra kepamos, o sąlygos, naudojamos šiam procesui sukelti, taip pat gali skirtis. Šiame vadove apžvelgsite visą PCB ir komponentų kepimo procesą.

Kas yra PCB kepimas?

PCB kepimas – Tai procesas, kurio metu iš plokščių pašalinama drėgmė, jas kaitinant fiksuotoje temperatūroje.Dėl to plokštės ir kiti elektriniai komponentai yra apsaugoti nuo oksidacijos, delaminacijos ir dujų išsiskyrimo, kurie gali pakenkti plokščių tarnavimo laikui ir veikimui.

PCB ekspertai sutinka, kad norint pasiekti optimalų našumą, jas reikia termiškai apdoroti. Tačiau tai ne visada būtina, ypač komponentams, kurių galiojimo laikas trumpas ir kurie gamintojo buvo laikomi sandariai uždarytoje aplinkoje.

Kepimui reikalingų komponentų tipai

Iš esmės yra šešių tipų komponentai, kuriuos reikia kepti. Kiekvieno iš jų kepimo reikalavimai gali skirtis:

Lentelėje paminėti pasyvieji komponentai yra transformatoriai, rezistoriai, kondensatoriai ir induktoriai. Jiems veikti nereikia išorinio maitinimo šaltinio.

Kokia įranga reikalinga kepimui?

Kepimo procesas reikalauja subtilaus kaitinimo ir laiko nustatymų, nustatytų orkaitėje. Naudojamo išankstinio nustatymo tipas taip pat priklauso nuo pasirinkto PCB kepimo aparato. 

Įprastos orkaitės

Įprastos orkaitės yra plačiai prieinamos ir ekonomiškos, palyginti su kitais kaitinimo būdais. Tačiau jos nesiūlo tikslaus temperatūros reguliavimo, o tai išties būtina kepant spausdintines plokštes ir kitų tipų elektroninius komponentus.

Be to, įprastos orkaitės kepdamos linkusios palikti karštus taškus, dėl kurių kai kurios svarbios lentų dalys gali būti pavojingai įkaitintos.

Kepimo krosnys

Kepimo krosnys užtikrina tolygų kaitinimą, todėl, palyginti su įprastomis krosnimis, čia nėra karštų taškų. Tačiau norint sėkmingai naudoti kepimo krosnis, gali prireikti papildomų išlaidų ir specializuotų mokymų.

Vakuuminės krosnys

Paskutinis krosnies tipas, kurį galite naudoti PCB ir komponentams kepti, yra vakuuminė krosnis. Jos užtikrina efektyvų drėgmės pašalinimą ir sumažina oksidacijos riziką ant plokščių.

Spausdintinių plokščių kepimo procesas

PCB ir komponentų kepimas yra itin subtilus procesas, reikalaujantis atsižvelgti į kai kuriuos esminius veiksnius. 

PCB amžius arba galiojimo laikas:

• Per 2 mėnesius nuo pagaminimo ir gerai užsandarintos pakuotės: Kepti nereikia.
• Atidarius ir laikant 2–6 mėnesius: Kepkite 2 valandas.
• Laikoma 6–12 mėnesių: Kepkite 4 valandas.
• Laikoma ilgiau nei 12 mėnesių: Nerekomenduojama kepti, nes drėgmės poveikis gali negrįžtamai pabloginti produkto kokybę.

PCB storis ir kepimo laikas:

• 1.0 mm storio: Mažiausiai 2 valandos 120 ℃ temperatūroje.
• 1.8 mm storio: Mažiausiai 4 valandos 120 ℃ temperatūroje.
• 4.0 mm storio: Mažiausiai 6 valandos 120 ℃ temperatūroje.

PCB kepimo veiksmai

Pirmiausia įkaitinkite orkaitę iki 120 ± 5 ℃. Tada sudėkite spausdintines plokštes į ESD saugius konteinerius arba ant švarių, nelaidžių paviršių. 

Lentas tolygiai paskleiskite orkaitėje, kad kepimo aplinkoje nesusidarytų karštų taškų.

Palikite spausdintines plokštes viduje nurodytą laiką, priklausomai nuo jų tipo ir storio, kaip minėta anksčiau. 

Pasibaigus laikui, leiskite plokštėms atvėsti kambario temperatūra maždaug 15–30 minučių prieš išimdami produktus iš orkaitės.

Elektroninių komponentų kepimo procesas

Elektroninių komponentų kepimo procesas taip pat reikalauja tam tikrų aspektų. Pavyzdžiui, paviršinio montavimo įtaisai (SMD) kaip ir integriniai grandynai bei BGA, yra jautrūs drėgmei.

Šie komponentai paprastai laikomi 5–30 ℃ temperatūroje, kai santykinė oro drėgmė yra mažesnė nei 50 %, ir prieš dedant į orkaitę yra kepami. SMT linija.

SMD kepimo reikalavimai skiriasi priklausomai nuo jų drėgmės lygio ir laikymo laiko. Komponentams taikomas 5 % ar mažesnis santykinis drėgnumas. Šio apribojimo priežastis – sukurti drėgmės skirtumą tarp elektrinio komponento vidaus ir išorės, kuris užtikrintų efektyvų drėgmės pašalinimą.

Likę komponentų kepimo veiksmai yra tokie. 

Pradėkite įkaitinę orkaitę iki maždaug 120 ℃ temperatūros. Turėtumėte naudoti ESD- šiam procesui saugios talpyklos, tačiau įsitikinkite, kad jos gali atlaikyti tokią šilumą neišsilydydamos ir nedeformuodamos.

Leiskite elektroniniams komponentams kepti nustatytą laiką, reguliariai prižiūrint rankiniu būdu. Taip užtikrinsite, kad per visą kepimo laiką nekiltų problemų.

Galiausiai, prieš liesdami komponentus, išjunkite kaitinimą ir leiskite jiems atvėsti iki kambario temperatūros.

Pažangūs PCB kepimo metodai

Be tradicinių metodų, yra ir keletas pažangių PCB ir komponentų kepimo būdų. Jie išsamiau aptariami toliau.

Vakuuminis kepimas

Kepant vakuume, rekomenduojama nustatyti temperatūrą ir vakuumo lygį pagal gamintojo nurodymus. Kepimo trukmė taikant šį metodą paprastai yra trumpesnė nei įprasto kepimo. 

Kai tik paskirtas kepimo procesas pasibaigus, leiskite orkaitės slėgiui sumažėti iki kambario slėgio ir saugiai išimkite daiktus, kad galėtumėte juos naudoti vėliau.

Azoto kepimas

Azotu prapūstos krosnys taip pat gali būti naudojamos spausdintinėms plokštėms ir elektriniams komponentams kepti. Šios mašinos padeda sukurti inertišką kepimo atmosferą, taip sumažinant oksidacijos riziką.

Pradėkite nustatydami standartines spausdintinių plokščių kepimo sąlygas. Palaikykite nedidelį teigiamą azoto slėgį ir, baigus kepimą, leiskite komponentams atvėsti iki kambario temperatūros.

Kepimas žemesnėje temperatūroje

Laipsniško mažinimo metodas – pradėti nuo aukštesnės temperatūros, pavyzdžiui, 125 ℃, trumpesnį laiką. Taikant šį metodą, temperatūra palaipsniui mažinama fiksuotais intervalais, kol galiausiai pasiekiamos reikiamos kepimo sąlygos.

Žemesnis kepimo laikas dažniausiai naudojamas komponentams, kuriems reikia ilgesnio kepimo laiko nei kitiems. Šis metodas padeda išvengti terminio šoko ir užtikrina kruopštų drėgmės pašalinimą iš plokščių.

Ką daryti po to, kai PCB ir komponentai yra iškepti?

Baigę kepti spausdintines plokštes ir komponentus, atsargiai išimkite juos iš orkaitės. Išimdami būtinai mūvėkite ESD atsparias pirštines ir laikykite plokštes sausoje aplinkoje su sausikliu. Taip jos bus paruoštos surinkimui be jokio galimo jų būklės pablogėjimo. 

Tačiau nepamirškite surinkti PCB per 5 dienas nuo kepimo. Jei per šį laikotarpį jie nebus panaudoti, gali tekti kepti dar kartą.

Išvada

PCB plokščių kepimas reikalauja kruopštumo ir daugelio veiksnių atidžiai apsvarstymo. Panašiai ir elektroninių komponentų atveju, tokie veiksniai kaip drėgmės jautrumo lygis (MSL) tampa labai svarbūs. Taip pat galite taikyti keletą pažangių metodų, kad efektyviai pašalintumėte drėgmę iš PCB plokščių, užtikrindami maksimalų plokščių našumą ir ilgaamžiškumą.

DUK

Ar reikia kepti visas spausdintines plokštes?

Ne, PCB kepimas ne visada reikalingas. Tai dažniausiai naudojama plikoms plokštėms, kurios ilgą laiką yra veikiamos drėgmės. 

Kokia yra pernelyg didelio PCB ar komponentų kepimo rizika?

Perkaitinimas sukelia plastikinių pakuočių degradaciją, paveikdamas plokščių struktūrinį vientisumą ir sukeldamas spausdintinių plokščių atsisluoksniavimą.

Ar yra kokių nors alternatyvų terminiam kepimui drėgmės šalinimui?

Arba galite išbandyti vakuuminį džiovinimą, kurio metu drėgmei iš lentų pašalinti naudojamas vakuumas ir švelnus karštis. Taip pat galite naudoti ir kitus metodus, pavyzdžiui, cheminį džiovinimą ir džiovinimą mikrobangų krosnelėje. Tačiau jiems kyla didesnė komponentų pažeidimo rizika.

Ar galiu iš naujo kepti PCB ir komponentus, jei jie jau buvo kepti?

Taip, galite perkepti spausdintines plokštes. Tačiau tai nerekomenduojama, nes per ilgas kepimas gali sukelti elektrinių komponentų degradaciją, spalvos pakitimą ir oksidaciją.