PCB问题 封装湿敏零件烘烤常见问题整理

最近碰到很多问题，其中一个是为什么有些SMD的零件需要烘烤？湿敏等级(MSL)是什么？常问到的一些关于这方面的问题并试着回答如下：

零件重新烘烤的目的？

哪些零件需要重新烘烤？

需要烘烤多久的时间？

卷带包装(reel)是否可以放进烤箱烘烤？

为何有PCB厂家宣称其低湿干燥箱可以防止湿敏零件的潮害影响，其作用何在？

干燥剂可否重复使用？

零件是否可以重复烘烤？ 是不是烘烤得越久越好？ 有没有烘烤限制？

1. 零件重新烘烤的目的？

首先应该要先了解湿气会对那些电子零件造成伤害？湿气会对零件的焊脚产生氧化，造成焊锡性不良的后果；另外，湿气如果进入封装零件的内部，如IC封装零件，当这些零件经过急速加热的过程时，如Reflow，其内部的湿气水分子会因为加热而快速膨胀其体积，这时候如果湿气无法有效的逸出封装零件的内部，就会因为水分子体积的膨胀而从零件的内部撑开造成分层(de-lamination) ，甚至从零件的内侧爆开形成爆米花(popcorn)... 等后果。

如果零件的焊脚已经氧化，氧化基本上无法重新烘烤使其已经氧化的焊脚回到没有氧化前的状态，或许可以靠电镀的方法重新处理。 所以烘烤的最主要目的仅在去除封装零件内部的湿气，以避免零件流经回流焊(reflow)时产生分层或爆米花的问题。

2. 哪些零件需要重新烘烤？

就如同前述，烘烤的目的在去除零件内部的湿气，以避免零件经过回流焊(reflow)时产生分层或爆米花的问题。 所以原则上只要是采用封装的零件（一般泛指IC零件），特别是需要通过回流焊(reflow)的封装零件，只要有受潮的疑虑，都应该要重新烘烤。

至于手焊零件或是经过波峰焊(wave soldering)的封装零件如果受潮是否也需要烘烤？ 在J-STD-033B文件中并没有明确规定，虽然手焊及波峰焊作业比起回流焊加诸在零件本体的温度低很多，但如果时间上允许的话，个人还是建议应该要比照J-STD-033B来烘烤受潮的封装零件才比较妥当，毕竟其作业时的温度还是远远超过水的沸点，还是有造成零件分层的机会。

3 卷带包装(reel)是否可以放进烤箱烘烤？

根据J-STD-033B章节4.2.1及4.2.2的规定，一般的湿敏零件的包装都必须标示其包装是否为可以承受125℃的高温烘烤，或是无法承受超过40℃的低温包装。 一般如果没有标示就表示可以承受125℃的高温烘烤。

如果包装材料为低温包装，烘烤的时候就必须要移除所有的包装，等烘烤完毕后再重新装回原来的包装。不论是高温或低温包装，烘烤前都必须把原本的纸类及塑料容器（如纸板、泡泡袋、塑料包装... 等）挑出来，管塞(rubber band)及tray盘带在高温(125℃)烘烤前也必须挑出来。

4. 为何有电路板厂商宣称其低湿干燥箱可以防止湿敏零件的潮害影响，其作用何在？

根据J-STD-033B章节4.2.1.1及4.2.1.2的说明，湿敏等级(MSL) 2, 2a, 3 的组件曝露于车间的时间如果小于12 小时，且放置于≦30°C/60%RH 环境下，只要将其放置于10%RH以下的干燥包装或是干燥柜内，经过5倍暴露于大气的时间，不需经过烘烤即可重计零件的车间时间(Floor life)。
另外，MSL 4, 5, 5a 组件曝露于车间的时间如果小于 8 小时，且放置于≦30°C/60%RH 环境下，只要将其放置于5%RH以下的干燥包装或是干燥柜内，经过10倍暴露于大气的时间，不需经过烘烤即可重计零件的车间时间(Floor life)。

所以，才会有厂商宣称，当湿敏零件开封后未用时，可以将之放置于5%RH以下的电子干燥柜内以暂停或重计其车间时间。 但干燥柜的存放空间毕竟有限，建议还是在使用前才零件的开启干燥包装，以确保零件不会受潮，而且还要控制工厂车间的温湿度≦30°C/60%RH以内。

5. 干燥剂可否重复使用吗？

根据J-STD-033B章节4.1.2说明，干燥包装内的干燥剂如果仅暴露于30°C/60%RH条件以下的工厂环境中，而且时间不超过30分钟，原来的干燥剂可以重新使用。 但前提是干燥剂没有受潮也没有破损。

6. 零件是否可以重复烘烤？ 是不是烘烤得越久越好？ 有没有烘烤限制？

根据J-STD-033B章节4.2.7.1的说明，零件过度烘烤可能会导致零件氧化或生成共金(intermetallic)，进而影响焊接以及电路板组装的质量，为了保证零件的焊锡性，有必要控制零件烘烤的时间和温度。 除非供货商有特殊的说明，否则零件在90℃～120℃的累计烘烤时间不可以超过96个小时。 如果烘烤温度在90℃以下，则没有烘烤时间的限制。 烘烤温度如果需要高于125℃，必须洽询供货商，否则是不被允许的。

另外，IC封装的胶体所使用的 Compound 反复经过高温（>Tg(玻璃转化温度)）后，就会造成材料的变质变脆，而且高温的环境下也会让IC内部原本形成的IMC加快其电子迁移的速度，当IMC的孔洞增加后，其原先的 wire bond 就容易脱落，造成开路等的质量问题，所以烘烤的时间是否越久越好，还蛮值得商榷，至少在高温的环境下烘烤就不是。