Panduan untuk Sensitivitas Kelembaban di PCB

Langsung Ke: Bagaimana Kelembaban Dapat Mempengaruhi PCB | Mendeteksi dan Menghilangkan Kelembaban | Mengapa Itu Terjadi? | Standar IPC Untuk Kelembaban | Bagaimana Mencegah Kelembaban Pada PCB | Cara Menghilangkan Kelembaban Dari PCB | Papan Sirkuit Tercetak Dari MCL

Sementara efek delaminasi dapat dideteksi melalui pencitraan termal dan mikroskop akustik, mereka tidak akan selalu terlihat dalam bentuk gejala yang jelas seperti perubahan warna dan permukaan yang melepuh. Secara keseluruhan, sangat disarankan untuk mencegah kelembapan mencapai PCB sejak awal. Perlindungan ini dapat dicapai melalui proses seperti pra-pembakaran dan penyimpanan yang tepat. Desain PCB juga dapat memengaruhi apakah kelembapan cenderung menjadi masalah atau tidak. Salah satu masalah yang paling mengganggu dengan papan sirkuit tercetak (PCB) melibatkan adanya kelembaban. Jika ada uap air di dalam PCB, ketidakstabilan yang disebabkan olehnya dapat menyebabkan efek delaminasi pada elemen permukaan. Setiap kali penyolderan atau pengerjaan ulang diterapkan pada PCB, delaminasi dapat dengan mudah mengembang akibat kadar air.

Bagaimana Kelembaban Dapat Mempengaruhi PCB

Adanya uap air dapat menyebabkan berbagai kegagalan fungsional pada PCB, tergantung pada komponen atau jalur konduktif mana yang bersentuhan dengannya saat difusi berlangsung. Kelembaban bisa membusuk di kaca epoksi, resin atau antarmuka kaca dan retakan di papan. Masalah yang umumnya terkait dengan kelembaban termasuk kecepatan sirkuit yang melambat dan peningkatan waktu tunda dengan fungsi perangkat yang sesuai. Jika masalah melebihi batas tertentu, perangkat mungkin gagal diaktifkan.

Pengujian telah dilakukan yang menunjukkan efek penyerapan air dan desorpsi di papan sirkuit tercetak. Dalam PCB dengan lubang tembus berlapis dengan kepadatan bervariasi, jumlah uap air yang terperangkap memiliki tingkat desorpsi yang berbeda berdasarkan jarak antara setiap lubang. Pada PCB yang sangat jenuh, desorpsi dapat memakan waktu ratusan jam dalam lingkungan bersuhu tinggi.

Jika PCB ditempatkan di lingkungan di mana tekanan kelembaban atmosfer melebihi ketahanan papan dan komponennya, kelembaban dapat menembus PCB. Untuk mencegah delaminasi kelembaban berpengaruh pada PCB, penyolderan harus dilakukan hanya dengan suhu tinggi kurang dari 0,1 persen kadar air atau dengan suhu rendah kurang dari 0,2 persen kadar air. Penyolderan suhu tinggi akan berkisar sekitar 260 derajat Celcius, sedangkan penyolderan suhu rendah akan mencapai rata-rata 230 derajat Celcius.

Mendeteksi dan Menghilangkan Kelembaban

Saat pengukuran dilakukan terhadap kemampuan PCB untuk menyimpan energi listrik, perubahan kadar air dapat dideteksi di dalam papan. Sensor kapasitansi digunakan dalam proses ini. Tingkat kapasitansi bergerak dalam proporsi terbalik dengan kerapatan lubang. Jika yang terakhir tinggi, yang pertama rendah karena jarak antara kelembapan dan permukaan lebih kecil tetapi lebih banyak ruang untuk keluarnya uap air.

Pada PCB non-PTH, kapasitansi menurun lebih cepat. Dengan demikian, waktu pemanggangan yang lebih sedikit diperlukan agar papan ini memiliki tingkat kelembapan yang cukup rendah. Pada papan PTH, ada sedikit ruang permukaan yang terbuka agar kelembapan dapat keluar.

Karena efek terbalik dari bidang tembaga pada proses desorpsi, mereka harus dipanggang dengan pertimbangan desainnya. Di satu sisi, Anda dapat mengosongkan kelembapan secara lebih efektif dari papan dengan menjalankan proses pemanggangan untuk waktu yang lebih lama, tetapi hal itu dapat mengurangi kemampuan solder dan kapasitas fungsional papan. Oleh karena itu, waktu memanggang harus diukur untuk menghindari kemungkinan efek samping ini.

Proses penghilangan kelembapan tidak selalu memberikan hasil yang dapat diprediksi. Misalnya, sepasang bidang tembaga yang identik dapat mengalami peningkatan kelembaban sentral saat pemanggangan berlangsung, hanya untuk menyebar beberapa saat kemudian. Jika pembengkakan kelembaban sesaat ini terjadi di area papan yang paling mungkin mengalami delaminasi, itu bisa menjadi efek samping yang tidak diinginkan dari memanggang.

Pada beberapa papan, penghilangan kelembapan tidak mungkin dilakukan setelah kelembapan menyebar melalui beberapa lapisan. Oleh karena itu, sangat penting untuk menerapkan langkah-langkah untuk mencegah masuknya uap air ke dalam papan selama proses awal perakitan.

Mengapa Itu Terjadi?

Salah satu cara paling umum untuk PCB terkena uap air adalah melalui kontak dengan suhu dingin udara musim dingin. Dalam suhu dingin, tidak ada cukup panas di udara atmosfer untuk menyerap kelembapan. Akibatnya, kandungan udara yang lembab dilepaskan ke permukaan yang dingin. Jika suatu permukaan menjadi lebih dingin dari udara itu sendiri, permukaan itu dapat berfungsi sebagai magnet untuk melepaskan uap air, atau kondensat. Proses inilah yang menyebabkan jendela sering berkabut selama musim dingin.

Benda-benda dingin yang ditempatkan di dekat area kondensasi juga dapat menarik uap air dari udara. Misalnya, vas yang ditempatkan di sepanjang ambang jendela yang berkabut dapat menjadi lembap karena tetesan air. Permukaan apa pun yang bisa menjadi lebih dingin daripada udara di dalam dan menahan genangan air dapat berfungsi sebagai magnet, termasuk permukaan komponen komputer.

Permukaan internal dan eksternal komputer atau perangkat periferal yang tidak aktif dapat dengan mudah menjadi dingin di bulan-bulan musim dingin. Saat permukaan menjadi lebih dingin dari udara itu sendiri, mereka menarik uap air. Dengan komponen di dalam, masalah dapat diperburuk jika tidak ada lubang ventilasi agar kelembapan dapat keluar. PCB, misalnya, dapat ditempatkan secara horizontal di dalam kotak komputer, pemindai, pemutar video, atau perangkat stereo. Selama jam-jam saat rumah kosong dan panas serta listrik padam meskipun suhu luar rendah, perangkat ini dapat berfungsi sebagai magnet kelembapan.

Saat uap air berdifusi ke permukaan PCB dan sirkuit internal lainnya, perangkat pada akhirnya dapat gagal menyala kembali. Ketika perangkat dibiarkan tidak aktif selama bulan-bulan musim dingin dan gagal diaktifkan pada musim semi, kelembapan yang terinternalisasi terkadang menjadi penyebabnya. Karena perangkat itu sendiri tidak aktif, tidak ada pembangkitan panas internal di dalam unit selama rentang waktu yang bersangkutan.

Cara tambahan agar kelembapan dapat menumpuk pada PCB adalah sebagai berikut:

• Kemasan tidak memadai: PCB juga dapat bersentuhan dengan uap air saat dikemas atau disimpan dalam kantong dan lemari yang tidak sehat. Jika papan dikirim dalam paket yang tidak aman yang tidak menawarkan perlindungan dari kondisi sekitar, kelembapan dapat meresap ke dalam dalam kondisi tertentu. Dalam beberapa kasus, kelembapan akan menyebar ke lapisan PCB sebelum sampai ke tangan pelanggan.
• Perakitan: Salah satu cara yang paling sulit dipahami dan membuat frustrasi bahwa kelembaban dapat bersentuhan dengan PCB adalah ketika partikulat air dari udara sekitar mendarat di papan selama proses perakitan. Jika air mendarat di papan itu sendiri sebelum menyolder dan menyebar melalui lapisan, papan itu sendiri pada dasarnya dapat diproduksi dengan cacat. Meskipun ada langkah-langkah untuk menghilangkan kelembapan, langkah yang sama juga dapat membuka papan untuk paparan lebih lanjut.
• Membuat kue: Kelembaban bahkan dapat membengkak di dalam papan selama proses paling umum yang digunakan untuk memerangi kelembapan PCB:memanggang. Sementara maksud di balik pemanggangan adalah untuk memanaskan PCB ke tingkat suhu yang memaksa keluarnya uap air, molekul uap air yang terinternalisasi sering kali mengembang sesaat saat suhu naik di dalam papan. Sementara sebagian besar kelembapan akhirnya dikeluarkan dari PCB, ekspansi sesaat dapat menyebabkan difusi ireversibel lebih lanjut di dalam papan.

Standar IPC Untuk Kelembaban

Pada tahun 2010, standar IPC untuk kontrol kelembaban PCB ditetapkan untuk mengatasi pengabaian topik ini dalam lingkup keseluruhan pemeliharaan PCB. Papan solder yang dilapisi dapat mempertahankan daya soldernya untuk waktu yang lebih lama selama tindakan diambil untuk mencegah kelembaban memasuki papan. Selain itu, papan dapat bertahan lebih lama jika langkah-langkah yang tepat diterapkan untuk menyebarkan kelembapan.

Menurut pedoman, memanggang adalah metode praktis untuk menghilangkan kelembapan dari PCB di mana kontrol proses yang sudah ada sebelumnya gagal mencegah masuknya uap air. Namun, pedoman tersebut juga memperingatkan bahwa memanggang menyebabkan peningkatan biaya, waktu siklus lebih lanjut, dan penurunan kemampuan menyolder. Proses pemanggangan juga terdiri dari penanganan lebih lanjut, yang dapat menyebabkan kerusakan dan menimbulkan kontaminasi pada PCB. Oleh karena itu, kebutuhan untuk memanggang harus dihindari sebisa mungkin dengan pemeliharaan preventif selama perakitan, penanganan, dan penyimpanan PCB.

Dokumen tersebut secara khusus memperingatkan terhadap pemanggangan lapisan pengawet organik solderabilitas (OSP) karena efek pemanggangan mengurangi hasil akhir. Dalam penyolderan bebas timah, pelapis OSP adalah umum karena langkah-langkah yang hemat biaya dan mudah yang terlibat dalam aplikasinya. Terlepas dari kelebihan ini, lapisan OSP dapat dengan mudah teroksidasi karena kesederhanaan lapisan pelapis, yang merupakan satu-satunya hal yang melindungi permukaan tembaga di bawahnya. Hanya perlu beberapa menit untuk pemisahan permukaan dan difusi kelembaban terjadi dengan lapisan OSP.

PCB sering dikirim dalam kemasan yang membuat papan rentan terhadap penyerapan air. Dalam banyak kasus, PCB dikirim dalam tas foil atau tas ESD. Akibatnya, papan tersebut sering datang dengan jumlah difusi kelembaban yang berbahaya. Jika disimpan dalam kemasan setelah diterima, papan dapat dengan mudah rusak dalam hitungan bulan. Sebagai gantinya, PCB harus dikirim dan disimpan di Moisture Barrier Bags (MBB).

Cara Mencegah Kelembaban Pada PCB

Selama pembuatan PCB, proses laminasi harus dilakukan di lingkungan yang dikontrol suhu di mana sistem udara diatur dengan agen pengering pengering. Penting juga untuk mengenakan sarung tangan baru selama setiap siklus kerja untuk menghindari penyebaran kontaminasi antar komponen yang berbeda.

Proses laminasi PCB memiliki efek dehidrasi pada produk jadi. Selama tahap inilah prepreg dan inti diletakkan pada tempatnya dan lapisan-lapisannya diikat menjadi satu papan. Beberapa produsen menerapkan efek vakum tekanan rendah selama tahap ini untuk mencegah rongga internal yang mungkin dapat menjebak uap air di dalam lapisan.

Di antara perakit PCB tertentu, merupakan praktik umum untuk memanggang prepreg sebelum laminasi. Tujuannya di sini adalah untuk mencegah terbentuknya kantong air dan lepuh pada papan yang sudah jadi. Langkah ini paling berguna ketika prepreg telah menghabiskan waktu tertentu sebelumnya di lingkungan penyimpanan yang tidak diatur. Jika tidak, langkah ini biasanya tidak diperlukan.

Salah satu cara yang paling efektif untuk pencegahan kelembaban di PCB adalah bidang tembaga yang disatukan, yang menghambat perjalanan kelembaban antar lapisan serta masuk dan keluar dari papan. Bidang tembaga bertautan juga berfungsi sebagai bahan ikatan yang lebih kuat antar lapisan. Namun, kehadirannya di PCB dapat mengurangi kapasitas listrik papan.

Cara Menghilangkan Kelembaban Dari PCB

Metode utama untuk menghilangkan kelembaban dari PCB adalah memanggang, di mana tingkat panas yang tinggi diterapkan untuk memaksa keluar jejak kelembaban yang tertanam. Memanggang adalah metode yang populer karena suhu tinggi merupakan cara yang efektif untuk menghilangkan kelembapan di sebagian besar pengaturan. Saat panas menembus lapisan yang terkena perawatan ini, efeknya biasanya akan menyeluruh dan bertahan lama. Memanggang sering digunakan selama tahap perakitan sebelum PCB dikirim ke toko dan pabrik elektronik.

Terlepas dari efek yang sering positif dari memanggang, prosesnya juga dapat memiliki kekurangan. Jika PCB berisi bidang tembaga besar, konsentrasi uap air mungkin membengkak pada awalnya selama proses backing, menyebabkan delaminasi sebagai hasilnya. Selama detik-detik pembengkakan itulah difusi uap air dapat terjadi. Setelah itu terjadi, proses menghilangkan kelembapan menjadi jauh lebih sulit, jika bukan tidak mungkin.

PCB dapat dikuras kadar airnya saat ditempatkan di wadah pengering, yang menjaga papan pada suhu ideal dengan uap udara kurang dari 0,05 g/m3. Lingkungan ini memberikan efek vakum pada PCB yang menghentikan kelembapan dari pengaturan atau penyebaran. Selungkup kering juga mencegah oksidasi dan perkembangan intermetalik. PCB dapat disimpan tanpa batas dalam wadah pengeringan dengan sedikit risiko pembusukan.

Penting bagi PCB untuk disimpan dengan benar di kompartemen kering. Saat dikirim dan disimpan sebagai cadangan, PCB harus dikemas dalam MBB. Unit penyimpanan kering dengan udara tanpa kelembapan dapat mencegah paparan kelembapan selama berminggu-minggu atau berbulan-bulan yang menunggu penggunaan PCB di komputer atau perangkat elektronik.

PCB yang terkandung dalam perangkat aktif mungkin dapat bersentuhan dengan uap air jika perangkat itu sendiri berada di lingkungan yang lembab. Terletak di ruangan dengan jendela berkabut, perangkat yang dinonaktifkan dapat dengan mudah memiliki permukaan yang lembab di bagian dalam dan luar, bahkan jika masalahnya tidak terlihat dengan mata telanjang. Anda dapat menghindari masalah ini dengan menjaga unit elektronik tetap aktif selama bulan-bulan dingin dan mempertahankan suhu dalam ruangan yang cukup hangat. Komputer yang aktif, misalnya, akan menghasilkan panas internal yang cukup untuk menghilangkan kelembapan dari PCB dan komponen lainnya.

Cara lain untuk memerangi kelembaban dalam komponen elektronik adalah dengan meletakkan perangkat tersebut dalam posisi vertikal. Kotak komputer horizontal akan memiliki PCB berbohong yang mungkin dapat menampung kelembapan yang berdiri. Di menara komputer, PCB terletak dalam posisi vertikal. Jika tujuannya adalah untuk menghilangkan kelembapan dengan segala cara yang diperlukan, vertikal lebih disukai daripada horizontal.

Papan Sirkuit Cetak Dari Millennium Circuits Limited

Penyerapan kelembapan PCB merupakan masalah penting untuk dikenali jika Anda menggunakan papan sirkuit tercetak untuk produk apapun. Untuk memastikan masa pakai papan yang lama, tindakan pencegahan penanganan PCB diperlukan untuk menguasai semua tahap perakitan, penanganan, pengiriman, penyimpanan, pemasangan, pemeliharaan, dan relokasi.

Di MCL, teknisi kami terlatih secara profesional dalam penanganan PCB yang aman, dan kami memastikan bahwa setiap PCB yang dikirim dari lokasi kami dikirim dalam kemasan yang aman dari kelembapan. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang PCB kami, hubungi MCL hari ini untuk menerima penawaran.

Minta Penawaran Gratis