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PCB如何烘烤？烘烤條件與方法，為什麼過期的PCB要先烘烤才能打SMT或過回焊爐？
對許多工程師來說，他們可能就是搞不懂「為什麼PCB過期超過保存期限後就一定要先烘烤才能打SMT過回焊爐呢？」，還是你覺得不管PCB有沒有過期總之先烤了再說？哪你知道PCB過期後為何需要烘烤？PCB烘烤又有那些限制？
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PCB烘烤的主要目的在去濕除潮，除去PCB內含或從外界吸收的水氣，因為有些PCB本身所使用的材質就容易形成水分子，另外，PCB生產出來擺放一段時間後也有機會吸收環境中的水氣，而「水」則是造成PCB爆板(popcorn)或分層(delamination)的主要兇手之一，「水」也是助長氧化的幫凶。
因為當PCB放置於溫度超過100°C的環境下，比如回焊爐、波焊爐、熱風重工或手焊…等製程時，「水」就會變成水蒸氣，然後快速膨脹其體積，當加熱於PCB的速度越快，水蒸氣膨脹的速度也就越快，當溫度越高，則水蒸氣的體積就越大，當水蒸氣形成後無法即時從PCB內層逃逸出來，就很有機會撐脹PCB，尤其在PCB的Z方向（垂直方向）最為脆弱，因為PCB是一層一層疊加起來的，有些時候可能會將PCB的層與層之間的導通孔(via)拉斷，有時則可能造成PCB的層間分離，更嚴重的連PCB外表都可以看得到起泡、膨龜、爆板等現象，有時就算PCB外表看不到以上的現象，但其實已經內傷，隨著時間過去反而會造成電器產品的功能不穩定，或發生CAF(微短路)等問題，終至造成產品失效。
建議延伸相關閱讀：PCB爆板的真因剖析與防止對策
PCB烘烤的程序其實還蠻麻煩的，烘烤時必須將原本的包裝拆除後才能放入烤箱中，然後還得用超過100°C的溫度來烘烤，但是溫度又不能太高，免得烘烤期間水蒸氣過度膨脹反而把PCB給撐爆，一般業界對於PCB烘烤的溫度大多設定在120+/-5°C的條件，以加速並確保水氣真的可以從PCB本體內消除，而後才能上到SMT線貼片打板過回焊爐焊接。
烘烤時間則隨著PCB的厚度與尺寸大小而會有所不同，而且對於比較薄或是尺寸比較大的PCB還得在烘烤後用重物壓著板子，這是為了要降低或避免PCB在烘烤後的冷卻期間因為應力釋放而導致PCB彎曲變形的慘劇發生，因為PCB一旦變形彎曲，在SMT印刷錫膏時就會出現偏移或是厚薄不均的問題，連帶的會造成後面回焊時大量的焊接短路或是空焊等不良發生，PCB變形更可能是BGA焊錫失效的最大兇手。
PCB烘烤的參考文件
談到「烘烤」，一般人直覺會用IPC-JSTD-033來當參考，然後認為PCB的烘烤也是用厚度來做溫度profile的標準，這份文件也是工作熊在部落格中談得最多的烘烤標準文件，但這份文件其實只是針對封裝的電子零件(IC)，它不見得可以完全適用於PCB的烘烤。
PCB的烘烤標準其實應該參考IPC-1602（取代IPC-1601）文件，而烘烤的profile則取決於不同的表面處理(finished)，因為相同的溫度與時間會對不同表面處理的材質產生不同的影響。
PCB烘烤的條件設定
目前業界一般對於PCB烘烤的條件與時間設定如下（這些條件一般不適用於OSP表面處理的板子，OSP的烘烤條件建議要諮詢生產該PCB的供應商）：
1.PCB於製造日期2個月內且密封良好，拆封後放置於有溫度與濕度控制的環境（≦30°C/60%RH，依據IPC-1601或1602）下超過5天者，上線前需以120+/-5°C烘烤1個小時。
2.PCB存放超過製造日期2～6個月，上線前需以120+/-5°C烘烤2個小時。
3.PCB存放超過製造日期6～12個月，上線前需以120+/-5°C烘烤4個小時。
4.PCB存放超過製造日期12個月以上，基本上不建議使用，因為多層板的膠合力可是會隨著時間而老化的，日後可能會發生產品功能不穩等品質問題，增加市場返修的機率，而且生產的過程還有爆板及吃錫不良等風險。如果不得不使用，建議要先以120+/-5°C烘烤6個小時，大量產前先試印錫膏投產幾片確定沒有焊錫性問題才繼續生產。另一個不建議使用存放過久的PCB是因為其表面處理也會隨著時間流逝而漸漸失效，以ENIG的板子來說，業界的保存期限通常為12個月，過了這個時效，視其沉金層的厚度與保存狀況的品質而定，厚度如果較薄者，其鎳層可能會因為擴散作用而滲出於金層表面並形成氧化，就會嚴重影響焊接的信賴性，不可不慎。
如果是OSP的板子，其保存期限更短到只有3～6個月，因為OSP膜會隨著時間降解，雖然可以送回板廠洗掉OSP膜再重新上膜處理，但重工一般容易出現不可預期的品質問題，化學藥水也容易損傷銅面，尤其是細小的線路或小焊盤。
5.所有烘烤完成的PCB必須在5天內使用完畢，未加工完畢的PCB上線前必須重新以120+/-5°C再烘烤1個小時。OSP的板子建議一定要在24小時內用完，而且越早越好。
PCB烘烤時的堆疊方式
1.大尺寸PCB烘烤時，採用平放堆疊式擺放，建議一疊最多數量建議不可超過30片，烘烤完成10鐘內需打開烤箱取出PCB並平放使其冷卻，烘烤後需壓防板彎治具 。大尺寸PCB不建議直立式烘烤，容易板彎。
2.中小型PCB烘烤時，可以採用平放堆疊式擺放，一疊最多數量建議不可超過40片，也可以採直立式，數量不限，烘烤完成10鐘內需打開烤箱取出PCB平放使其冷卻，烘烤後需壓防板彎治具。
PCB烘烤時的注意事項：
1.烘烤溫度不可以超過PCB的Tg點，一般要求不可以超過125°C。早期某些含鉛的PCB之Tg點比較低，現在無鉛PCB的Tg大多在150°C以上。
2.烘烤後的PCB要盡快使用完畢，如果未使用完畢應盡早重新真空包裝。如果暴露於車間時間過久，則必須重新烘烤。
3.烤箱記得要加裝抽風乾燥設備，否則烤出來的水蒸氣反而會留存在烤箱內增加其相對濕度，不利PCB除濕。
4.以品質觀點來看，使用越是新鮮的PCB焊錫過爐後的品質就越好，過期的PCB即使拿去烘烤後才使用還是會有一定的品質風險。
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工作熊個人對PCB烘烤的建議：
1. 工作熊個人建議只要使用105+/-5°C的溫度來烘烤PCB就好了，因為水的沸點是100°C，只要超過其沸點，水就會變成水蒸氣，因為PCB內含的水分子不會太多，所以並不需要太高的溫度來增加其氣化的速度，溫度太高或氣化速度太快反而容易使得水蒸氣快速膨脹，對品質其實非常不利，尤其對多層板及有埋孔的PCB，105°C剛剛好高於水的沸點，溫度又不會太高，不僅可以除濕又可以降低氧化的風險。況且現在烤箱的溫度控制能力已經比以前提升不少。當然，如果你無法確認你的烤箱的能力，那你還是把溫度稍微調高一點吧。只是，溫度越高對PCB的品質絕對不是好事情。
另外，如果是比較厚的PCB，可以酌情升高烘烤溫度以逼出PCB深層的水分子。
想進一步瞭解PCB烘烤資訊的朋友可以閱讀工作熊關於烘烤的相關文章，或是查閱IPC-1601或1602以獲得最新工業標準的資訊。
2. PCB是否需要烘烤，應該要看其包裝是否已經受潮，也就是要觀察其真空包裝內的 HIC (Humidity Indicator Card，濕度指示卡) 是否已經顯示受潮，如果包裝良好且HIC沒有指示受潮其實是可以直接上線不用烘烤的。
3. PCB烘烤時建議採用「直立式」且有間隔來烘烤，因為這樣才能起到熱空氣對流最大效果，而且水氣也比較容易從PCB內被烤出來。但是對於大尺寸的PCB可能得考慮直立式是否會造成板彎變形問題。
4. PCB烘烤後建議放置於乾燥處並使其快速冷卻，最好還要在板子的上頭壓上「防板彎治具」，因為一般物體從高熱狀態到冷卻的過程反而容易吸收水氣，但是快速冷卻又可能引起板彎，這要取得一個平衡。
PCB烘烤的缺點及需要考慮的事項：
1.烘烤會加速PCB表面鍍層的氧化，而且越高溫度及烘烤越久越不利。
建議閱讀：PCB烘烤的迷思：PCB上線前烘烤可以增加焊錫性嗎？
2.不建議對OSP表面處理的板子做高溫烘烤，因為OSP薄膜會因為高溫而降解或失效。如果不得不做烘烤，建議使用105+/-5°C的溫度烘烤，且最好不要超過2個小時，烘烤後建議務必在24小時內用完。
現在已經有新款的OSP化學劑聲稱可以承受高溫烘烤而不變質的產品，建議可以詢問自己的PCB供應商，看看他們家的OSP板子能否烘烤？可以烘烤多少°C？
3.烘烤可能對IMC的長成發生不良的影響，尤其是對HASL(噴錫)、ImSn(化學錫、浸鍍錫)表面處理的板子，因為其IMC層(銅錫化合物)其實早在PCB（光板/空板/裸版）階段就已經生成，也就是說以上表面處理的PCB在焊錫前早已經生成IMC，烘烤反而會增加這層已生成IMC的厚度，太厚的IMC將會造成信賴性問題。
延伸閱讀：
封裝濕敏零件烘烤常見問題整理
電路板PCB板材的結構與功用介紹
IPC-JEDEC-J-STD-033 濕敏零件的烘烤條件
防潮與除濕有何不同？比較防潮箱與除濕機的效果
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訪客留言內容（Comments）
熊大:
关注您的部落格已经有一段时间了.
我不能代表中国大陆的其他人.但是,仅个人角度,对于您上文提到的,大陆有 人转载您辛苦写出的文章后更换成自己公司的内容一事,确实感到很无语.也很脸红.(确实我在网路搜索时看到不止一个….)
您的文章一向通俗易懂,贴近实战.让我获益良多.再次感谢您的分享.
今天有个困惑希望得到您的协助回复.
4层板,交付客户已经超出一年.客户SMT后出现爆板.比例高达80%.
分析过PCB制程,材料等环节, 未发现异常.(同样制程和材料,不同date code的产品无异常).我们初步判断是时间太长,PCB吸湿导致的.
对此情况,按照您文章中提过的烘板方法,我们会去做验证是否可以继续投入使用.
疑问是:PCB吸水后Tg下降,烤板后Tg恢复正常值.
这句话正确吗?
針對烘烤這事情，我有一個好奇，用常溫乾燥空氣 例如高壓空氣 拔水乾燥，之後基本上濕度都是小於0.1%，灌注到某半封閉容器，讓裡面常態保持這樣的狀態加以循環，這樣長時間乾燥是不是會比高溫烘烤更好!?，是不是也可以達到相同效果!!
1.PCB於製造日期2個月內且密封良好，拆封後放置於有溫度與濕度控制的環境（≦30°C/60%RH，依據IPC-1601）下超過5天者，上線前需以120+/-5°C烘烤1個小時。
想請教一下，如果拆封後放置於有溫度與濕度控制的環境（≦30°C/60%RH，依據IPC-1601）下未超過5天的話?還需要烘烤嗎?
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濕度指示卡,在PCB有正常型,48小時就1-2變色受潮,有半敏感型 撐住2-3個月最多1-2變色,有完全不敏感型的,永不變色…基本上參考價值不高(真探究還在PCB最終烘乾及保存環境及時間),用包裝格式氣泡布或真空包裝及時間定義即可.