Memahami Sensitivitas Kelembaban pada PCB: Pencegahan, Deteksi, dan Penghapusan

Lompat Ke: Bagaimana Kelembaban Dapat Mempengaruhi PCB | Deteksi dan Penghapusan Kelembaban | Mengapa Ini Terjadi? | Standar IPC untuk Kelembaban | Bagaimana Mencegah Kelembaban pada PCB | Bagaimana Menghapus Kelembaban dari PCB | Papan Sirkuit Cetak dari MCL

 

Sementara efek delaminasi dapat terdeteksi melalui citra termal dan mikroskopi akustik, mereka tidak selalu akan muncul dalam bentuk gejala jelas seperti decolorasi dan permukaan bergelembung. Secara keseluruhan, sangat diinginkan untuk mencegah kelembaban mencapai PCB dari awal. Perlindungan ini dapat dicapai melalui proses seperti pre-baking dan penyimpanan yang tepat. Desain PCB juga dapat mempengaruhi apakah kelembaban lebih atau kurang mungkin menjadi masalah. Salah satu masalah paling mengganggu dengan papan sirkuit cetak (PCB) adalah kehadiran kelembaban. Jika kelembaban ada dalam PCB, destabilisasi yang disebabkan olehnya cenderung memiliki efek delaminasi pada elemen permukaan. Kapan pun soldering atau rework diterapkan pada PCB, delaminasi dapat dengan mudah melebar akibat konten kelembaban.

 

Bagaimana Kelembaban Dapat Mempengaruhi PCB

Kehadiran kelembaban dapat menyebabkan berbagai kegagalan fungsional pada PCB, tergantung pada komponen atau jalur konduktif mana yang bersentuhan dengannya saat difusi berlangsung. Kelembaban dapat berkembang dalam kaca epoksi, resin atau antarmuka kaca dan retakan pada papan. Masalah yang umumnya terkait dengan kelembaban meliputi kecepatan sirkuit yang lambat dan peningkatan waktu penundaan dengan fungsi perangkat yang sesuai. Jika masalah melebihi batas tertentu, perangkat mungkin gagal untuk diaktifkan.

Tes telah dilakukan yang menunjukkan efek penyerapan dan desorpsi kelembaban pada papan sirkuit cetak. Dalam PCB dengan lubang plated-through dengan densitas bervariasi, jumlah kelembaban yang tertangkap memiliki laju desorpsi yang berbeda berdasarkan jarak antara setiap lubang. Dalam PCB yang sangat ter saturasi, desorpsi dapat memakan waktu ratusan jam dalam lingkungan suhu tinggi.

Jika PCB ditempatkan di lingkungan di mana tekanan kelembaban atmosfer melebihi resistensi papan dan komponennya, kelembaban dapat menembusi PCB. Untuk mencegah delaminasi kelembaban dari berlaku pada PCB, soldering harus dilakukan hanya dengan suhu tinggi kurang dari 0,1 persen konten kelembaban atau dengan suhu rendah kurang dari 0,2 persen konten kelembaban. Soldering suhu tinggi akan berada sekitar 260 derajat Celsius, sementara soldering suhu rendah akan sekitar 230 derajat Celsius.

 

Deteksi dan Penghapusan Kelembaban

Saat pengukuran dilakukan terhadap kemampuan PCB untuk menyimpan energi listrik, perubahan konten kelembaban dapat terdeteksi dalam papan. Sensor kapasitansi digunakan dalam proses ini. Tingkat kapasitansi bergerak secara proporsional terbalik dengan densitas lubang. Jika yang terakhir tinggi, yang pertama rendah karena ada lebih sedikit jarak antara kelembaban dan permukaan tetapi lebih banyak ruang untuk kelembaban untuk melarikan diri.

Dalam PCB non-PTH, kapasitansi menurun dengan laju yang lebih cepat. Akibatnya, waktu baking yang lebih sedikit diperlukan untuk papan ini agar memiliki tingkat kelembaban yang cukup rendah. Pada papan PTH, ada lebih sedikit permukaan yang terpapar untuk kelembaban untuk melarikan diri.

Karena efek terbalik dari bidang tembaga pada proses desorpsi, mereka harus dibakar dengan pertimbangan untuk desain mereka. Di satu sisi, Anda dapat mengosongkan kelembaban lebih efektif dari papan dengan menjalankan proses baking untuk periode yang lebih lama, tetapi melakukan itu dapat mengurangi solderability dan kapasitas fungsional papan. Akibatnya, waktu baking harus diukur untuk menghindari efek samping yang mungkin ini.

Proses penghapusan kelembaban tidak selalu menghasilkan hasil yang dapat diprediksi. Misalnya, pasangan bidang tembaga identik dapat mengalami kebakaran pusat kelembaban saat baking dimulai, hanya untuk difusi saat kemudian. Jika gejolak kelembaban sementara ini terjadi di area papan di mana delaminasi paling mungkin, itu dapat menjadi efek samping yang tidak disengaja dari baking.

Pada beberapa papan, penghapusan kelembaban secara tidak mungkin setelah kelembaban telah difusi melalui beberapa lapisan. Oleh karena itu, sangat penting untuk menerapkan langkah-langkah untuk mencegah kelembaban masuk ke dalam papan selama proses perakitan awal.

 

Mengapa Ini Terjadi?

Salah satu cara paling umum untuk PCB terpapar kelembaban adalah melalui kontak dengan udara dingin musim dingin. Pada suhu rendah, tidak cukup panas dalam udara atmosfer untuk menyerap kelembaban. Akibatnya, konten kelembapan udara dilepaskan pada permukaan dingin. Jika permukaan menjadi lebih dingin dari udara itu sendiri, permukaan itu dapat berfungsi sebagai magnes untuk kelembaban yang dilepaskan, atau kondensasi. Proses ini adalah mengapa jendela sering berkabut selama musim dingin.

Barang dingin yang ditempatkan di dekat area kondensasi juga cenderung menarik kelembaban dari udara. Misalnya, vas yang ditempatkan di sepanjang pinggiran jendela kabur cenderung menjadi basah dengan titik-titik kelembaban. Setiap permukaan yang dapat menjadi lebih dingin dari udara dalam ruangan dan memegang air yang berdiri dapat berfungsi sebagai magnes, termasuk permukaan komponen komputer.

Permukaan internal dan eksternal komputer atau periferal yang tidak aktif dapat dengan mudah menjadi dingin selama bulan-bulan musim dingin. Saat permukaan menjadi lebih dingin dari udara itu sendiri, mereka menarik kelembaban. Dengan komponen internal, masalah dapat memburuk jika tidak ada lubang ventilasi untuk kelembaban untuk melarikan diri. PCB, misalnya, dapat ditempatkan secara horizontal di dalam kotak komputer, scanner, pemutar video, atau perangkat stereo. Selama jam-jam ketika rumah kosong dan panas serta listrik mati meskipun suhu luar rendah, perangkat ini dapat berfungsi sebagai magnes kelembaban.

Saat kelembaban difusi pada permukaan PCB dan sirkuit internal lainnya, perangkat dapat akhirnya gagal untuk menyala kembali. Ketika perangkat dibiarkan tidak aktif selama bulan-bulan musim dingin dan gagal untuk diaktifkan musim semi tiba, kelembaban internal kadang-kadang menjadi penyebab. Karena perangkat itu sendiri tidak aktif, tidak ada generasi panas internal dalam unit selama rentang waktu yang bersangkutan.

Cara tambahan kelembaban dapat menyimpan pada PCB meliputi hal-hal berikut:

• Kemasan tidak mencukupi: PCB juga dapat bersentuhan dengan kelembaban saat mereka dikemas atau disimpan dalam tas dan lemari yang tidak layak. Jika papan dikirim dalam kemasan yang tidak layak yang tidak menawarkan perlindungan dari kondisi ambient, kelembaban dapat meresap di bawah kondisi tertentu. Dalam beberapa kasus, kelembaban akan difusi ke dalam lapisan PCB sebelum tiba di tangan pelanggan.
• Perakitan: Salah satu cara yang paling sulit dan menyegerangkan kelembaban dapat bersentuhan dengan PCB adalah ketika partikel air dari udara ambient mendarat pada papan selama proses perakitan. Jika air mendarat pada papan itu sendiri sebelum soldering dan difusi melalui lapisan, papan itu sendiri pada dasarnya dapat diproduksi dengan cacat. Meskipun ada langkah untuk menghapus kelembaban, langkah yang sama juga dapat membuka papan untuk paparan lebih lanjut.
• Baking: Kelembaban bahkan dapat melembung dalam papan selama proses paling umum yang digunakan untuk mengatasi kelembaban PCB: baking. Sementara niat di balik baking adalah untuk memanaskan PCB ke tingkat suhu yang memaksa kelembaban keluar, molekul kelembaban internal seringkali melembung sementara saat suhu naik dalam papan. Meskipun sebagian besar kelembaban pada akhirnya diusir dari PCB, ekspansi sementara dapat menyebabkan difusi lebih lanjut yang tidak dapat diubah dalam papan.

 

Standar IPC untuk Kelembaban

Pada tahun 2010, standar IPC untuk kontrol kelembaban PCB dirintis untuk mengatasi kelalaian topik ini yang telah diterima dalam cakupan keseluruhan pemeliharaan PCB. Papan solder yang dilapisi dapat mempertahankan solderability mereka untuk periode yang lebih lama selama langkah-langkah diambil untuk mencegah kelembaban masuk ke dalam papan. Secara bergantian, papan dapat bertahan lebih lama jika langkah yang tepat diterapkan untuk difusi kelembaban.

Menurut pedoman, baking adalah metode praktis untuk penghapusan kelembaban dari PCB di mana kontrol proses yang ada gagal untuk mencegah masuknya kelembaban. Namun, pedoman juga memperingatkan bahwa baking menyebabkan peningkatan biaya, waktu siklus lebih lama, dan solderability yang menurun. Proses baking juga terdiri dari penanganan lebih lanjut, yang dapat menyebabkan kerusakan dan mencemari PCB. Oleh karena itu, kebutuhan untuk baking harus dihindari sebaik mungkin dengan pemeliharaan mencegah selama perakitan, penanganan, dan penyimpanan PCB.

Dokumen ini terutama memperingatkan terhadap baking lapisan organic solderability preservative (OSP) karena efek baking mengurangi finishing. Dalam soldering tanpa timah, lapisan OSP umum karena langkah-langkah yang hemat biaya dan mudah yang terlibat dalam aplikasinya. Meskipun keuntungan ini, lapisan OSP dengan mudah oksidasi karena kesederhanaan lapisan pelapis, yang satu-satunya yang melindungi permukaan tembaga di bawahnya. Hanya butuh beberapa menit untuk pemisahan permukaan dan difusi kelembaban terjadi dengan lapisan OSP.

PCB sering dikirim dalam kemasan yang membuat papan rentan terhadap penyerapan kelembaban. Dalam banyak kasus, PCB dikirim dalam tas foil atau tas ESD. Akibatnya, papan seperti itu sering tiba dengan jumlah difusi kelembaban yang berbahaya. Jika disimpan dalam kemasan setelah diterima, papan dapat dengan mudah rusak dalam waktu beberapa bulan. PCB sebaiknya dikirim dan disimpan dalam Moisture Barrier Bags (MBBs).

 

Bagaimana Mencegah Kelembaban pada PCB

Selama manufaktur PCB, proses lamination harus dilakukan di lingkungan yang dikontrol suhu di mana sistem udara diatur dengan agen pengering desikant. Sangat penting untuk memakai sarung tangan segar selama setiap siklus kerja untuk menghindari penyebaran kontaminasi antara komponen yang berbeda.

Proses lamination PCB itu sendiri memiliki efek dehidrasi pada produk jadi. Ini adalah tahap tempat prepregs dan core ditempatkan dan lapisan digabungkan menjadi satu papan. Beberapa produsen menerapkan efek vacuum rendah tekanan selama tahap ini untuk mencegah void internal yang mungkin dapat menangkap kelembaban dalam lapisan.

Di kalangan pembuat PCB tertentu, praktik umum adalah membakar prepreg sebelum lamination. Tujuannya di sini adalah untuk mencegah kantong kelembaban dan gelembung terbentuk pada papan jadi. Langkah ini paling berguna saat prepreg telah menghabiskan waktu tertentu sebelumnya di lingkungan penyimpanan yang tidak teratur. Jika tidak, langkah ini secara umum tidak diperlukan.

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

 

Bagaimana Menghapus Kelembaban dari PCB

Metode utama untuk menghilangkan kelembaban dari PCB adalah baking, di mana tingkat panas tinggi diterapkan untuk memaksa jejak kelembaban tertanam keluar. Baking adalah metode populer karena suhu tinggi adalah cara efektif untuk menghapus kelembaban dalam sebagian besar pengaturan. Saat panas bekerja melalui lapisan yang ditaklukkan perawatan ini, efek biasanya akan menyeluruh dan bertahan lama. Baking sering digunakan selama tahap perakitan sebelum PCB dikirim ke toko dan pabrik elektronik.

Meskipun efek baking sering positif, proses ini juga dapat memiliki kekurangannya. Jika PCB mengandung bidang tembaga besar, konsentrasi kelembaban mungkin melembung pada awal proses baking, menyebabkan delaminasi sebagai hasilnya. Itu adalah saat-saat melembung bahwa difusi kelembaban dapat terjadi. Setelah itu, proses penghapusan kelembaban menjadi jauh lebih sulit, jika tidak tidak mungkin.

PCB dapat dikosongkan dari konten kelembaban saat ditempatkan dalam penutup pengering, yang menjaga papan pada suhu ideal dengan kurang dari 0,05g/m3 uap udara. Lingkungan ini memberikan efek vacuum pada PCB yang mencegah kelembaban untuk menetap atau difusi. Penutup pengering juga mencegah oksidasi dan perkembangan intermetalik. PCB dapat disimpan untuk selama-lamanya dalam penutup pengering dengan risiko kerusakan yang kecil.

Sangat penting bagi PCB untuk disimpan dengan tepat dalam ruang kering. Saat dikirim dan disimpan sebagai cadangan, PCB harus dikemas dalam MBBs. Unit penyimpanan kering dengan udara dehumidified dapat mencegah paparan kelembaban selama minggu atau bulan sementara PCB menunggu penggunaan dalam komputer atau perangkat elektronik.

PCB yang terkandung dalam perangkat aktif mungkin dapat bersentuhan dengan kelembaban jika perangkat itu sendiri telah duduk di lingkungan yang dipenuhi kelembaban. Terletak di ruangan dengan jendela kabur, perangkat yang tidak aktif dapat dengan mudah memiliki permukaan yang lembab di dalam dan di luar, meskipun masalah tidak terlihat oleh mata telanjang. Anda dapat menghindari masalah ini dengan menjaga unit elektronik tetap aktif selama bulan dingin dan mempertahankan suhu ruangan yang cukup hangat. Sebuah komputer aktif, misalnya, akan menghasilkan panas internal yang cukup untuk menghilangkan kelembaban dari PCB dan komponen lainnya.

Cara lain untuk mengatasi kelembaban dalam komponen elektronik adalah dengan menempatkan perangkat tersebut dalam posisi vertikal. Kotak komputer horizontal akan memiliki PCB yang berbaring yang mungkin dapat menampung kelembaban yang berdiri. Dalam tower komputer, PCB ditempatkan dalam posisi vertikal. Saat tujuan adalah untuk menghapus kelembaban dengan segala cara yang diperlukan, vertikal lebih disukai dari horizontal.

 

Papan Sirkuit Cetak Dari Millennium Circuits Limited

Penyerapan kelembaban PCB adalah masalah penting untuk diakui jika Anda menggunakan papan sirkuit cetak untuk produk apapun. Untuk memastikan umur papan yang panjang, perlindungan penanganan PCB diperlukan untuk dikuasai selama semua tahap perakitan, penanganan, pengiriman, penyimpanan, pemasangan, pemeliharaan, dan relokasi.

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

 

Request a Free Quote