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박리 효과는 열화상 및 음향 현미경을 통해 감지될 수 있지만, 변색 및 기포 표면과 같은 명백한 증상 형태로 항상 나타나는 것은 아닙니다. 전반적으로 습기가 처음부터 PCB에 도달하지 않도록 예방하는 것이 훨씬 바람직합니다. 이 보호는 프리베이킹 및 적절한 보관과 같은 공정을 통해 달성할 수 있습니다. PCB 설계도 습기가 문제 될 가능성을 더 높거나 낮게 만들 수 있습니다. 인쇄 회로 기판(PCB)과 관련된 가장 골치 아픈 문제 중 하나는 습기의 존재입니다. PCB 내에 습기가 존재하면 이로 인한 불안정화는 표면 요소에 박리 효과를 일으키기 쉽습니다. PCB에 납땜이나 재작업이 적용될 때마다 습기 함량의 결과로 박리가 쉽게 확대될 수 있습니다.
습기의 존재는 확산이 진행됨에 따라 어떤 구성 요소나 전도 경로가 그것과 접촉하느냐에 따라 PCB에서 다양한 기능적 실패를 초래할 수 있습니다. 습기는 에폭시 유리, 수지 또는 유리 인터페이스와 보드의 균열에 서식할 수 있습니다. 습기와 관련된 일반적인 문제로는 해당 장치의 기능에서 회로 속도 저하 및 지연 시간 증가가 있습니다. 문제가 특정 한계를 초과하면 장치가 단순히 활성화되지 않을 수 있습니다.
인쇄 회로 기판에서 습기 흡수 및 탈착 효과를 보여주는 테스트가 수행되었습니다. 다양한 밀도의 도금 스루홀이 있는 PCB에서 갇힌 습기 양은 각 구멍 간 거리에 따라 다른 탈착 속도를 보입니다. 심하게 포화된 PCB에서는 고온 환경에서 탈착에 수백 시간이 걸릴 수 있습니다.
PCB가 보드와 구성 요소의 저항을 초과하는 대기 습기 압력 환경에 놓이면 습기가 PCB에 침투할 수 있습니다. PCB에서 습기 박리 효과를 방지하기 위해, 납땜은 0.1% 미만 습기 함량의 고온 또는 0.2% 미만 습기 함량의 저온에서만 수행해야 합니다. 고온 납땜은 약 260°C, 저온 납땜은 약 230°C 정도입니다.
PCB의 전기 에너지 저장 능력을 측정할 때, 보드 내 습기 함량 변화를 감지할 수 있습니다. 이 공정에는 정전 용량 센서가 사용됩니다. 정전 용량 수준은 구멍 밀도에 반비례합니다. 후자가 높으면 전자가 낮습니다. 습기와 표면 사이 거리가 적지만 습기가 빠져나갈 공간이 더 많기 때문입니다.
비PTH PCB에서는 정전 용량이 더 빠른 속도로 감소합니다. 따라서 이러한 보드가 충분히 낮은 습기 수준을 가지는 데 더 적은 베이킹 시간이 필요합니다. PTH 보드에서는 습기가 빠져나갈 수 있는 노출된 표면 공간이 더 적습니다.
구리 면이 탈착 공정에 역효과를 미치므로, 설계에 대한 고려 하에 구워야 합니다. 한편으로는 베이킹 공정을 더 긴 기간 실행하여 보드에서 습기를 더 효과적으로 비울 수 있지만, 그렇게 하면 보드의 납땜성과 기능적 용량이 감소할 수 있습니다. 결과적으로 이러한 가능한 부작용을 피하기 위해 베이킹 시간을 측정해야 합니다.
습기 제거 공정이 항상 예측 가능한 결과를 내는 것은 아닙니다. 예를 들어, 동일한 구리 면 쌍이 베이킹이 시작되면서 중심부의 습기가 일시적으로 불어났다가 잠시 후 확산될 수 있습니다. 이 순간적인 습기 팽창이 박리가 가장 발생하기 쉬운 보드 영역에서 발생하면, 베이킹의 의도하지 않은 부작용이 될 수 있습니다.
일부 보드에서는 습기가 여러 층을 통해 확산된 후에는 습기 제거가 단순히 불가능합니다. 따라서 PCB 초기 조립 공정 동안 습기가 보드 내부로 유입되지 않도록 조치를 취하는 것이 중요합니다.
PCB가 습기에 노출되는 가장 일반적인 방법 중 하나는 차가운 겨울 공기와의 접촉입니다. 낮은 온도에서는 대기 중 공기 내 습기를 흡수할 만큼 충분한 열이 없습니다. 결과적으로 공기의 습기 함량이 차가운 표면에 방출됩니다. 표면이 공기 자체보다 차가워지면, 그 표면은 방출된 습기 또는 응축수의 자석 역할을 할 수 있습니다. 이 과정은 겨울철 창문이 자주 안개 끼는 이유입니다.
응축 영역 근처에 놓인 차가운 물건도 공기에서 습기를 끌어당길 가능성이 있습니다. 예를 들어, 안개 낀 창문의 창틀에 놓인 꽃병은 습기 방울로 축축해질 수 있습니다. 내부 공기보다 차가워지고 고인 물을 담을 수 있는 모든 표면은 자석 역할을 할 수 있으며, 컴퓨터 구성 요소 표면도 포함됩니다.
비활성 컴퓨터나 주변 장치의 내부 및 외부 표면은 겨울철에 쉽게 차가워질 수 있습니다. 표면이 공기 자체보다 차가워지면 습기를 끌어당깁니다. 내부 구성 요소의 경우, 습기가 빠져나갈 통풍구가 없으면 문제가 악화될 수 있습니다. 예를 들어 PCB는 컴퓨터 박스, 스캐너, 비디오 플레이어, 스테레오 장치 내부에 수평으로 배치될 수 있습니다. 집이 비어 있고 외부 온도가 낮음에도 난방과 전기가 모두 꺼진 낮 시간 동안, 이러한 장치는 습기 자석 역할을 할 수 있습니다.
습기가 PCB 및 기타 내부 회로 표면에 확산되면 장치가 결국 다시 켜지지 않을 수 있습니다. 겨울철 동안 장치가 휴면 상태였다가 봄이 되어 활성화되지 않으면 내부 습기가 원인일 수 있습니다. 장치 자체가 비활성 상태였으므로 문제의 기간 동안 장치 내부에서 열 생성이 없었습니다.
PCB에 습기가 축적될 수 있는 추가 방법은 다음과 같습니다.
2010년, PCB 습기 제어를 위한 IPC 표준이 이 주제가 전체 PCB 유지 관리 범위에서 받았던 방치를 바로잡기 위해 수립되었습니다. 코팅된 솔더 보드는 습기가 보드에 들어가지 않도록 조치를 취하는 한 더 오랜 기간 납땜성을 유지할 수 있습니다. 또는 적절한 단계를 사용하여 습기를 확산시키면 보드가 더 오래 지속될 수 있습니다.
가이드라인에 따르면, 기존 공정 제어가 습기 유입을 방지하지 못한 PCB에서 습기 제거를 위해 베이킹은 실용적인 방법입니다. 그러나 가이드라인은 베이킹이 비용 증가, 추가 사이클 시간, 납땜성 저하를 초래한다고 경고합니다. 베이킹 공정은 추가적인 취급으로 구성되며, 이는 PCB에 손상을 입히고 오염을 초래할 수 있습니다. 따라서 조립, 취급, 보관 중 예방적 유지 관리를 통해 베이킹 필요성을 최대한 피해야 합니다.
이 문서는 유기 납땜성 보존제(OSP) 코팅의 베이킹을 특히 경고합니다. 베이킹의 효과가 마감을 감소시키기 때문입니다. 무연 납땜에서 OSP 코팅은 적용 단계가 비용 효율적이고 쉽기 때문에 흔합니다. 이러한 이점에도 불구하고, OSP 층은 코팅 층의 단순성으로 인해 쉽게 산화될 수 있습니다. 이는 기본 구리 표면을 보호하는 유일한 것입니다. OSP 코팅으로 표면 분리 및 습기 확산이 발생하는 데 불과 몇 분이면 충분합니다.
PCB는 종종 보드를 습기 흡수에 취약하게 만드는 포장으로 배송됩니다. 많은 경우 PCB는 호일 백이나 ESD 백으로 배송됩니다. 결과적으로 이러한 보드는 종종 위험한 양의 습기 확산 상태로 도착합니다. 받은 후 패키지에 보관하면 보드가 몇 달 만에 쉽게 망가질 수 있습니다. PCB는 대신 습기 차단 백(MBB)으로 배송 및 보관해야 합니다.
PCB 제조 중 라미네이션 공정은 공기 시스템이 건조제로 조절되는 온도 조절 환경에서 수행되어야 합니다. 각 작업 주기마다 새 장갑을 착용하여 서로 다른 구성 요소 간 오염 확산을 방지하는 것도 중요합니다.
PCB 라미네이션 공정 자체는 완제품에 탈수 효과가 있습니다. 이 단계에서 프리프레그와 코어가 제자리에 놓이고 층이 단일 보드로 결합됩니다. 일부 제조사는 이 단계에서 저압 진공 효과를 적용하여 층 내부에 습기를 가둘 수 있는 내부 공극을 방지합니다.
특정 PCB 제조사들 사이에서는 라미네이션 전 프리프레그를 베이킹하는 것이 일반적인 관행입니다. 목표는 완제품 보드에 습기 주머니와 기포가 형성되는 것을 방지하는 것입니다. 이 단계는 프리프레그가 이전에 비규제 보관 환경에서 일정 시간을 보냈을 때 가장 유용합니다. 그렇지 않으면 이 단계는 일반적으로 필요하지 않습니다.
PCB에서 습기 예방에 가장 효과적인 수단 중 하나는 메쉬 구리 면으로, 이는 층 간 습기 이동과 보드 안팎으로의 이동을 억제합니다. 메쉬 구리 면은 또한 층 간 더 강한 결합 소재 역할을 합니다. 그러나 PCB에 이 것이 있으면 보드의 전기 용량을 감소시킬 수 있습니다.
PCB에서 습기를 제거하는 주요 방법은 베이킹으로, 높은 열을 가해 내장된 습기 흔적을 밀어냅니다. 베이킹은 높은 온도가 대부분의 환경에서 습기 제거에 효과적인 수단이기 때문에 인기 있는 방법입니다. 열이 이 처리에 적용된 층을 통해 작용하면 효과는 일반적으로 철저하고 지속적입니다. 베이킹은 PCB가 상점과 전자 공장으로 배송되기 전 조립 단계에서 종종 사용됩니다.
종종 긍정적인 베이킹 효과에도 불구하고, 이 공정은 단점도 가질 수 있습니다. PCB에 큰 구리 면이 포함된 경우, 베이킹 공정 초기에 습기 농도가 부풀어 올라 박리를 초래할 수 있습니다. 바로 그 부풀어 오르는 순간에 습기 확산이 발생할 수 있습니다. 일단 그렇게 되면 습기 제거 공정은 훨씬 더 어렵거나 불가능해집니다.
PCB는 건조 인클로저에 배치될 때 습기 함량을 배출할 수 있습니다. 이는 보드를 이상적인 온도에서 공기 증기 0.05g/m³ 미만으로 유지합니다. 이 환경은 PCB에 진공 효과를 제공하여 습기가 정착하거나 확산되는 것을 막습니다. 건조 인클로저는 산화와 금속 간 개발도 방지합니다. PCB는 부패 위험이 거의 없이 건조 인클로저에 무기한 보관할 수 있습니다.
PCB가 건조 칸에 적절히 보관되는 것이 중요합니다. 배송되고 비축될 때, PCB는 MBB에 포장되어야 합니다. 제습된 공기의 건조 보관 장치는 PCB가 컴퓨터나 전자 장치에서 사용되기를 기다리는 주 또는 달 동안 습기 노출을 방지할 수 있습니다.
활성 장치에 포함된 PCB는 장치 자체가 습기 찬 환경에 방치된 경우 습기와 접촉할 수 있습니다. 안개 낀 창문이 있는 방에 비활성화된 장치가 놓여 있으면, 문제가 육안으로 명확하지 않더라도 장치 내부와 외부에 습기 찬 표면이 있을 수 있습니다. 전자 장치를 추운 달 동안 활성 상태로 유지하고 실내 온도를 적당히 따뜻하게 유지하면 이 문제를 피할 수 있습니다. 예를 들어 활성 컴퓨터는 PCB 및 기타 구성 요소에서 습기를 제거하기에 충분한 내부 열을 생성합니다.
전자 구성 요소의 습기를 퇴치하는 또 다른 방법은 그런 장치를 수직 위치에 두는 것입니다. 수평 컴퓨터 박스에는 서 있는 습기를 가질 수 있는 누운 PCB가 있을 수 있습니다. 컴퓨터 타워에서는 PCB가 수직 위치에 있습니다. 모든 수단을 동원해 습기를 제거하는 것이 목적이라면 수직이 수평보다 바람직합니다.
어떤 종류의 제품에 인쇄 회로 기판을 사용하든 PCB 습기 흡수는 인식해야 할 중요한 문제입니다. 긴 보드 수명을 보장하려면 조립, 취급, 배송, 보관, 설치, 유지 보수, 재배치 등 모든 단계에서 PCB 취급 예방 조치를 숙지해야 합니다.
MCL에서 우리 기술자들은 PCB 안전 취급에 대해 전문적으로 훈련받았으며, 우리 위치에서 배송되는 각 PCB가 습기 안전 포장으로 전송되도록 보장합니다. 우리 PCB에 대해 자세히 알아보려면 오늘 MCL에 문의하여 견적을 받으세요.
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