คู่มือการจัดเก็บ Flex PCB การอบ และการควบคุมความชื้น

<!-- locale: th -->

PCB แบบยืดหยุ่นอาจทำให้การผลิตอยู่ในสภาพที่สมบูรณ์และยังคงล้มเหลวก่อนที่จะเปิดเครื่องครั้งแรก เนื่องจากสิ่งที่เกิดขึ้นในสต็อก บนพื้นโรงงาน หรือระหว่างช่วงรอก่อนการประกอบ โพลีอิไมด์มีกลไกที่ดีเยี่ยมสำหรับการดัดงอ แต่ยังดูดความชื้นได้อีกด้วย หากความชื้นเข้าสู่วัสดุและวงจรเข้าสู่การไหลซ้ำโดยไม่มีรอบการทำให้แห้งที่ถูกต้อง ผลลัพธ์มักจะคือการยกแผ่น พอง การแยกชั้น ตัวพาที่บิดเบี้ยว หรือความเสียหายด้านความน่าเชื่อถือที่แฝงอยู่ ซึ่งจะเกิดขึ้นหลังจากการหมุนเวียนด้วยความร้อนเท่านั้น

นั่นคือเหตุผลว่าทำไมการจัดเก็บและการอบจึงไม่ใช่รายละเอียดคลังสินค้ารอง เป็นการควบคุมกระบวนการที่ปกป้องผลผลิต ความสามารถในการบัดกรี และอายุการใช้งานภาคสนามในระยะยาว ทีมที่เข้าใจ polyimide รัศมีการโค้งงอ และการติดตั้งชิ้นส่วนประกอบแล้ว ยังคงสูญเสียงานสร้างที่มีราคาแพงเมื่อพวกเขาปฏิบัติต่อแผงแบบยืดหยุ่นเช่น FR-4 ที่แข็ง

คู่มือนี้จะอธิบายวิธีจัดเก็บวัสดุ Flex PCB เมื่อใดที่ต้องบรรจุถุงใหม่ วิธีเลือกโปรไฟล์การอบที่ใช้งานได้จริง และสิ่งที่ทีมจัดซื้อ คุณภาพ และการประกอบควรจัดทำเป็นเอกสารก่อนวางจำหน่าย หากคุณต้องการบริบทในการเรียงซ้อน โปรดดู คู่มือวัสดุ Flex PCB, คู่มือการประกอบ Flex PCB และ คู่มือการทดสอบความน่าเชื่อถือของ Flex PCB

เหตุใดการควบคุมความชื้นจึงมีความสำคัญกับ Flex มากกว่าบนบอร์ดแบบแข็ง

บอร์ดที่มีความแข็งทนทานต่อการหยิบจับแบบทั่วไปได้ดีกว่า เนื่องจาก FR-4 มีความเสถียรในมิติและมีโอกาสน้อยที่จะเกิดการบิดเบี้ยวที่เกี่ยวข้องกับความชื้นอย่างรวดเร็วในระหว่างการประกอบ วงจรเฟล็กซ์นั้นแตกต่างกัน โพลิอิไมด์บางๆ ระบบกาว ส่วนต่อประสานของแผ่นปิด และคุณสมบัติทองแดงที่ไม่รองรับ จะสร้างโครงสร้างที่ตอบสนองต่อการสัมผัสความชื้นและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว

เมื่อความชื้นที่ถูกดูดซับกลายเป็นไอในระหว่างการเติมของเหลว ความดันจะก่อตัวขึ้นภายในกองซ้อนที่ยืดหยุ่น บอร์ดอาจไม่ระเบิดอย่างเห็นได้ชัด แต่ความเสียหายเกิดขึ้นจริง: การยึดเกาะของแผ่นอิเล็กโทรดลดลง ขอบแผ่นปิดเริ่มยกขึ้น และวงจรอาจสูญเสียระยะขอบเชิงกลที่จำเป็นสำหรับการดัดงอซ้ำๆ สิ่งนี้เป็นอันตรายอย่างยิ่งกับการออกแบบแบบไดนามิกที่การทดสอบทางไฟฟ้าผ่านไปในปัจจุบัน แต่ความล้าของทองแดงจะเร็วขึ้นหลังจากความเสียหายที่เกิดจากการประกอบ

"หากวงจรเฟล็กซ์เปิดอยู่บนพื้นที่การผลิตเป็นเวลาสองกะ ฉันก็ไม่เชื่อในสภาพวัสดุดั้งเดิมอีกต่อไป ในโครงสร้างโพลีอิไมด์ การเปิดรับแสงโดยไม่มีการควบคุมเป็นเวลา 24 ถึง 48 ชั่วโมงก็เพียงพอแล้วที่จะบังคับการตัดสินใจอบก่อน SMT ค่าใช้จ่ายในการอบ 4 ชั่วโมงนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับการทุบชิ้นส่วนที่เสร็จแล้วด้วยแผ่นอิเล็กโทรดที่ยกขึ้น"

— Hommer Zhao ผู้อำนวยการฝ่ายวิศวกรรมของ FlexiPCB

ระเบียบวินัยเดียวกันยังสนับสนุนการวางแผนการปฏิบัติตามกฎระเบียบด้วย หากผลิตภัณฑ์ของคุณต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของ RoHS directive และใช้อุณหภูมิสูงสุดในการรีโฟลว์แบบไร้สารตะกั่วที่ประมาณ 240°C ถึง 250°C หน้าต่างความเค้นจากความร้อนจะแน่นกว่าชุดประกอบ SnPb แบบยูเทคติกอยู่แล้ว การจัดการความชื้นมีความสำคัญมากยิ่งขึ้น

สิ่งที่มักจะผิดพลาดเมื่อกฎการจัดเก็บไม่ชัดเจน

ความล้มเหลวของความชื้นแบบยืดหยุ่นส่วนใหญ่ไม่ได้เริ่มต้นจากข้อผิดพลาดร้ายแรงเพียงครั้งเดียว สิ่งเหล่านี้มาจากการตัดสินใจทั่วไปหลายประการที่ไม่เคยเป็นทางการ: วัสดุที่ถูกทิ้งไว้ในถาดที่เปิดอยู่ ไม่มีบันทึกความชื้นสำหรับพื้นที่ประกอบอาหาร ไม่มีกฎการบรรจุถุงใหม่หลังจากการตรวจสอบที่เข้ามา และไม่มีข้อตกลงว่าอนุญาตให้อบครั้งที่สองหลังจากการประกอบบางส่วนหรือไม่

ต่อไปนี้คือรูปแบบความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดที่เราเห็น:

จุดสุดท้ายนั้นมักถูกละเลย จำเป็นต้องอบขนม แต่ไม่ใช่ปุ่มรีเซ็ตฟรี การระบายความร้อนเพิ่มเติมทุกครั้งจะสิ้นเปลืองส่วนต่างของกระบวนการ นักเดินทางของคุณควรแสดงให้เห็นว่าวงจรนั้นอบแล้วหรือไม่ แต่ต้องแสดงจำนวนครั้ง อุณหภูมิเท่าใด และนานแค่ไหน

การจัดเก็บในทางปฏิบัติและ Bake Window Matrix

โปรไฟล์ที่แน่นอนขึ้นอยู่กับน้ำหนักของทองแดง ระบบกาว สารทำให้แข็ง และส่วนประกอบต่างๆ ติดแน่นหรือไม่ ถึงกระนั้น ผู้ซื้อและทีมงานประกอบส่วนใหญ่ยังต้องการเมทริกซ์ที่ใช้งานได้จริงซึ่งกำหนดเวลาที่ต้องเก็บ เวลาในการบรรจุถุงใหม่ และเวลาที่จะอบ

ตัวเลขเหล่านี้เป็นกฎเริ่มต้น ไม่ใช่กฎสากล โครงสร้างบางอย่างอาจใช้งานได้ดีกว่าที่ 120°C ในระยะเวลาที่สั้นกว่า ชิ้นงานอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งชิ้นงานที่มีกาวหนาหรือชิ้นส่วนที่มีฉลากติดอยู่ จำเป็นต้องใช้อุณหภูมิที่ต่ำกว่าและอยู่ได้นานกว่า วิธีที่ถูกต้องในการตัดสินใจคือจับคู่คำสั่งการอบกับชุดวัสดุจริง และตรวจสอบผลลัพธ์ผ่านความแข็งแรงของการลอก ความเรียบ ความสามารถในการบัดกรี และผลผลิตที่ผ่านครั้งแรก

สำหรับความเป็นมาของกระบวนการ ให้เปรียบเทียบสิ่งนี้กับ คู่มือกระบวนการผลิต PCB แบบยืดหยุ่น ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเหตุใดการจัดการวัสดุจึงเป็นหนึ่งในตัวขับเคลื่อนผลผลิตที่ใหญ่ที่สุดในการผลิตแบบยืดหยุ่น

วิธีเลือกโปรไฟล์การอบที่ปลอดภัย

รูปแบบการอบที่ดีจะขจัดความชื้นที่ถูกดูดซับโดยไม่ทำให้เกิดความเครียดทางกลใหม่ ในทางปฏิบัติ นั่นหมายความว่าวิศวกรรมต้องสร้างสมดุลระหว่างปัจจัยสี่ประการพร้อมกัน:

1. ขีดจำกัดอุณหภูมิของการวางซ้อน โพลีอิไมด์ไร้กาวสามารถทนต่อรอบที่แตกต่างจากโครงสร้างแบบใช้กาวหรือชิ้นส่วนที่มีตัวทำให้แข็งค้ำจุน PSA
2. ความหนาและความสมดุลของทองแดง เฟล็กซ์ชั้นเดียวแบบบางตอบสนองได้เร็วกว่าส่วนท้ายหรือชุดประกอบแบบแข็งหลายชั้นที่บรรทุกทองแดงหนัก
3. ขั้นตอนการประกอบ แผงดิ้นเปลือยจะง่ายกว่า เมื่อมีตัวเชื่อมต่อ ป้ายกำกับ หรือข้อต่อบัดกรีบางส่วน งบประมาณการระบายความร้อนจะเปลี่ยนไป
4. ตารางเดินสาย หากบอร์ดพักอีก 12 ชั่วโมงหลังอบ แสดงว่ากระบวนการนี้ไม่สามารถแก้ไขปัญหาความชื้นได้จริง

"ฉันชอบโปรไฟล์การอบที่น่าเบื่อซึ่งผู้ปฏิบัติงานสามารถทำซ้ำได้บนโปรไฟล์ที่ดุดันซึ่งช่วยประหยัดเวลาบนกระดาษได้ 90 นาที สำหรับผลิตภัณฑ์แบบยืดหยุ่น ความสม่ำเสมอจะเหนือกว่าความเร็ว กระบวนการที่มีอุณหภูมิ 105°C ที่เสถียรพร้อมการคงอยู่ 6 ชั่วโมงที่บันทึกไว้ มักจะคุ้มค่ามากกว่าโปรไฟล์ที่เร่งรีบซึ่งการเปลี่ยนแปลงที่แตกต่างกันจะตีความต่างกัน"

— Hommer Zhao ผู้อำนวยการฝ่ายวิศวกรรมของ FlexiPCB

ตามกฎเริ่มต้น ทีมประกอบจำนวนมากใช้อุณหภูมิ 105°C ถึง 120°C เป็นเวลา 4 ถึง 8 ชั่วโมงบนวงจรแบบเปลือยเปล่า จากนั้นต้องประกอบภายใน 8 ชั่วโมงหรือปิดผนึกแบบแห้งทันที สำหรับโครงสร้างที่ละเอียดอ่อน ให้ตรวจสอบสูตรด้วยล็อตทดลอง แทนที่จะคัดลอกคำแนะนำในการอบแบบเข้มงวด

คุณควรกำหนดสิ่งที่ไม่ควรทำด้วย:

• ห้ามอบโดยไม่ยืนยันว่ากาว ฉลาก หรือตัวพาชั่วคราวมีขีดจำกัดล่างหรือไม่
• อย่าวางแผงซ้อนกันจนการไหลเวียนของอากาศไม่สม่ำเสมอ
• อย่าคืนชิ้นส่วนที่อบแล้วไปยังอากาศโดยรอบที่ไม่มีการควบคุมตลอดกะงาน และถือว่าชิ้นส่วนยังแห้งอยู่
• ห้ามนำชุดดูดความชื้นกลับมาใช้ซ้ำอย่างไม่มีกำหนด
• ห้ามอนุมัติการตัดสินใจของผู้ปฏิบัติงานเฉพาะกิจในรอบการอบครั้งที่สองหรือสามโดยไม่มีการลงนามทางวิศวกรรม

การบรรจุ การบรรจุถุงใหม่ และระเบียบวินัยในร้านค้า

ผลลัพธ์ที่ดีมักจะมาจากการควบคุมง่ายๆ ที่ดำเนินการทุกครั้ง โปรแกรมเฟล็กซ์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดจะเขียนกฎเหล่านี้โดยตรงในการรับ การติดตั้ง และคำแนะนำการทำงานของ SMT:

• บันทึกวันที่และเวลาเมื่อเปิดดรายแพ็ค
• เก็บวัสดุที่เปิดไว้ในถุงป้องกันความชื้นพร้อมบัตรดูดความชื้นและความชื้นที่สดใหม่
• ใช้ชั้นวางแยกสำหรับวัสดุที่ยังไม่เปิด เปิด อบ และเก็บรักษาทางวิศวกรรม
• กำหนดว่าใครเป็นเจ้าของการตัดสินใจเรื่องอายุการใช้งานในแต่ละกะ
• เชื่อมโยงบันทึกการอบกับหมายเลขล็อตเพื่อให้ทีมคุณภาพสามารถใช้บันทึกเหล่านั้นในระหว่างการวิเคราะห์สาเหตุที่แท้จริง
• ตรวจสอบความชื้นในการจัดเก็บแบบ line-side ไม่ใช่แค่ในคลังสินค้าหลักเท่านั้น

นี่คือจุดที่ระบบคุณภาพมีความสำคัญ ไม่ว่าโรงงานของคุณจะปฏิบัติตามขั้นตอนภายในหรือกรอบงานที่กว้างขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับ IPC ประเด็นก็เหมือนกัน: หากไม่สามารถวัดกฎการจัดเก็บข้อมูลได้ ก็จะถูกละเว้นในที่สุด

คำถามของ DFM และซัพพลายเออร์ที่ผู้ซื้อควรถามล่วงหน้า

การควบคุมความชื้นจะทำงานได้ดีที่สุดเมื่อมีการระบุก่อน PO แรก ไม่ใช่หลังจากการวิเคราะห์ความล้มเหลวครั้งแรก ผู้ซื้อและทีมฮาร์ดแวร์ควรถามคำถามเหล่านี้กับซัพพลายเออร์ในระหว่างการตรวจสอบ DFM:

• อุณหภูมิการจัดเก็บและช่วงความชื้นสัมพัทธ์ใดที่คุณแนะนำสำหรับการเก็บซ้อนนี้
• คุณอนุมัติโปรไฟล์การอบใดก่อน SMT และเงื่อนไขใดที่ทำให้โปรไฟล์นั้นไม่ถูกต้อง
• อนุญาตให้อบได้กี่รอบก่อนที่ความเสี่ยงด้านประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้น
• สารทำให้แข็ง กาว ฟิล์มป้องกัน หรือฉลากเปลี่ยนหน้าต่างอบหรือไม่?
• วิธีการบรรจุหีบห่อที่ใช้ในการขนส่ง: การปิดผนึกสูญญากาศ จำนวนสารดูดความชื้น บัตรแสดงความชื้น และการติดฉลากกล่อง
• การตรวจสอบการยอมรับใดบ้างที่พิสูจน์ได้ว่าวัสดุยังคงความเสถียรหลังจากการอบ

"ซัพพลายเออร์เฟล็กซ์ที่แข็งแกร่งที่สุดไม่เพียงแค่จัดส่งแผงเท่านั้น แต่ยังจัดส่งระเบียบวินัยในการจัดการ หากแพ็คเกจใบเสนอราคาไม่ได้กล่าวถึงแพ็คแบบแห้ง ขีดจำกัดการสัมผัส หรือโปรไฟล์ก่อนอบที่ได้รับอนุมัติ ผู้ซื้อจะถูกขอให้ค้นหากรอบเวลากระบวนการนั้นด้วยค่าใช้จ่ายของตนเอง"

— Hommer Zhao ผู้อำนวยการฝ่ายวิศวกรรมของ FlexiPCB

หากคุณได้ปรับความน่าเชื่อถือของการโค้งงอ ความสมบูรณ์ของรอยประสาน และต้นทุนการเรียงซ้อนแล้ว การควบคุมความชื้นควรอยู่ในการตรวจสอบเดียวกัน ไม่ใช่ปัญหาคลังสินค้า เป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบเพื่อการผลิต

คำถามที่พบบ่อย

Flex PCB สามารถอยู่นอกแพ็คแห้งได้นานแค่ไหนก่อนอบ

กฎอนุรักษ์นิยมคือการใส่ถุงวงจรใหม่ตามกะเดิม และต้องอบเมื่อเปิดทิ้งไว้นานถึง 8 ถึง 24 ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับความชื้นและการซ้อนกัน ที่ RH มากกว่า 60% หรือมีประวัติการสัมผัสที่ไม่ทราบ ทีมส่วนใหญ่ควรเก็บล็อตไว้และใช้โปรไฟล์การอบที่ได้รับอนุมัติก่อนอุณหภูมิ 240°C ถึง 250°C การเติมสารตะกั่วแบบไร้สารตะกั่ว

อุณหภูมิการอบปกติของ polyimide flex PCB คืออะไร

ผู้ผลิตหลายรายเริ่มต้นด้วยอุณหภูมิ 105°C ถึง 120°C เป็นเวลา 4 ถึง 8 ชั่วโมงสำหรับวงจรดิ้นเปลือย จากนั้นปรับแต่งโปรไฟล์โดยใช้ระบบกาวและขั้นตอนการประกอบ สูตรที่แน่นอนจะต้องได้รับการตรวจสอบโดยคำนึงถึงความเรียบ ความแข็งแรงของการลอก และความสามารถในการบัดกรี โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนโครงสร้างที่มีหลายชั้นหรือเสริมความแข็ง

ฉันสามารถใช้กฎการอบแบบเดียวกันกับบอร์ด FR-4 แบบเข้มงวดได้หรือไม่

โดยปกติแล้วไม่มี วงจรเฟล็กซ์ใช้ โพลีอิไมด์ ที่บางกว่า แผ่นปิด และส่วนต่อประสานแบบยึดติดที่ทำปฏิกิริยากับความร้อนและความชื้นแตกต่างจาก FR-4 กฎกระดานที่เข้มงวดอาจทำให้วัสดุแห้งเกินไปหรือเกิดความเครียดมากเกินไปกับโครงสร้างแบบยืดหยุ่น

flex PCB สามารถอบได้อย่างปลอดภัยกี่ครั้ง?

ไม่มีหมายเลขสากล แต่ทีมงานคุณภาพจำนวนมากได้กำหนดขีดจำกัดภายในไว้ที่หนึ่งหรือสองรอบการอบแบบควบคุม ก่อนที่จะต้องมีการตรวจสอบทางวิศวกรรม เมื่อเริ่มรอบซ้ำ ความเสี่ยงต่อการเกิดออกซิเดชัน ปัญหาการเสื่อมสภาพของกาว และการตรวจสอบย้อนกลับจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ความชื้นส่งผลต่อรูปลักษณ์ภายนอกเท่านั้น หรือสามารถสร้างความล้มเหลวในสนามได้หรือไม่

มันสามารถสร้างความล้มเหลวในสนามได้อย่างแน่นอน บอร์ดอาจยังคงผ่านความต่อเนื่องและ AOI หลังการประกอบ แต่การยึดเกาะของแผ่นหรือการแยกแผ่นปิดที่อ่อนแอลงสามารถลดอายุการโค้งงอและทำให้เกิดการเปิดเป็นระยะๆ หลังจากการหมุนเวียนด้วยความร้อน การสั่นสะเทือน หรือการเคลื่อนไหวของบริการ

สิ่งที่ควรเขียนลงในข้อกำหนดการซื้อ?

เงื่อนไขการจัดเก็บเอกสารขั้นต่ำ การเปิดสูงสุด โปรไฟล์การอบที่ได้รับอนุมัติ วิธีการบรรจุถุงใหม่ ข้อกำหนดเกี่ยวกับสารดูดความชื้น ข้อกำหนดการ์ดความชื้น และการตรวจสอบย้อนกลับระดับล็อต หากผลิตภัณฑ์มีความน่าเชื่อถือสูง ให้ระบุด้วยว่าการทดสอบใดยืนยันว่าวัสดุยังคงยอมรับได้หลังจากการอบ

คำแนะนำขั้นสุดท้าย

หากคุณสร้างด้วยวงจรเฟล็กซ์ ถือว่าการควบคุมความชื้นเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบการผลิต ไม่ใช่แพทช์การประกอบในนาทีสุดท้าย กำหนดขีดจำกัดพื้นที่จัดเก็บก่อนการจัดส่งครั้งแรก ตรวจสอบโปรไฟล์การอบบนกองซ้อนจริง และตรวจสอบให้แน่ใจว่าทุกล็อตที่เปิดมีเจ้าของ ตัวจับเวลา และกฎการบรรจุถุงใหม่

หากคุณต้องการความช่วยเหลือในการตรวจสอบขีดจำกัดพื้นที่เก็บข้อมูล หน้าต่างอบล่วงหน้า หรือการจัดการโพลีอิไมด์สำหรับโปรแกรมใหม่ ติดต่อทีมงาน flex PCB ของเรา หรือ ขอใบเสนอราคา เราสามารถตรวจสอบการจัดเรียง วิธีการบรรจุ และขั้นตอนการเตรียม SMT ของคุณได้ ก่อนที่ความเสียหายจากความชื้นจะกลายเป็นเศษซากหรือการส่งคืนในสนาม