PCB's en componenten bakken: een complete gids

Introductie

Het bakken van PCB's is een krachtige techniek die gebruikt wordt om de functionaliteit en levensduur van de printplaten te verbeteren. Niet elk type PCB wordt echter gebakken en de omstandigheden die voor dit proces worden gebruikt, kunnen ook variëren. In deze handleiding verkent u het volledige proces van het bakken van PCB's en componenten.

Wat is PCB-bakken?

PCB-bakken – Dit is een proces waarbij vocht uit printplaten wordt verwijderd door ze op een vaste temperatuur te verhitten . Hierdoor worden printplaten en andere elektrische componenten beschermd tegen oxidatie, delaminatie en ontgassing, processen die de levensduur en prestaties van de printplaten negatief kunnen beïnvloeden.

PCB-experts zijn het erover eens dat PCB's gebakken moeten worden om optimale prestaties te bereiken. Dit is echter niet altijd nodig, vooral niet voor componenten met een korte houdbaarheid die door de fabrikant in de voorgeschreven omgeving zijn bewaard.

Soorten componenten die gebakken moeten worden

Er zijn in principe zes soorten componenten die gebakken moeten worden. De bakvereisten voor elk van deze componenten kunnen variëren:

De passieve componenten die in de tabel worden genoemd, zijn onder andere transformatoren, weerstanden, condensatoren en spoelen. Deze hebben geen externe stroombron nodig om te functioneren.

Welke apparatuur heb je nodig om te bakken?

Het bakproces vereist een nauwkeurige verhitting en tijdsinstellingen die op een oven worden ingesteld. Het type voorinstelling hangt ook af van de machine die voor het PCB-bakken wordt gekozen. 

Conventionele Ovens

Conventionele ovens zijn breed verkrijgbaar en kosteneffectief in vergelijking met andere verwarmingsmethoden. Ze bieden echter geen nauwkeurige temperatuurregeling, iets wat echt nodig is bij het bakken van printplaten en andere soorten elektronische componenten.

Bovendien kunnen er bij het bakken in conventionele ovens hete plekken ontstaan, waardoor bepaalde belangrijke delen van de bakplaten aan gevaarlijke hitte worden blootgesteld.

Bakovens

Bakovens zorgen voor een gelijkmatige verhitting, waardoor er geen hete plekken ontstaan in vergelijking met conventionele ovens. Bakovens kunnen echter extra kosten en gespecialiseerde training vereisen voor een succesvolle werking.

Vacuümovens

Het laatste type oven dat u kunt gebruiken om printplaten en componenten te bakken, is een vacuümoven. Deze zorgt voor een efficiënte vochtafvoer en vermindert het risico op oxidatie op de printplaten.

Proces voor het bakken van printplaten

Het bakken van PCB's en componenten is een uiterst delicaat proces waarbij rekening moet worden gehouden met een aantal cruciale factoren. 

PCB-leeftijd of houdbaarheid:

• Binnen 2 maanden na productie en goed afgesloten: Geen bakken nodig.
• Ongeopend en 2 tot 6 maanden houdbaar: Bak gedurende 2 uur.
• Bewaard gedurende 6 tot 12 maanden: Bak gedurende 4 uur.
• Langer dan 12 maanden bewaard: Niet aanbevolen voor bakken, aangezien de aantasting door blootstelling aan vocht onomkeerbaar kan zijn.

PCB-dikte en baktijd:

• 1.0 mm dik: Minimaal 2 uur bij 120℃.
• 1.8 mm dik: Minimaal 4 uur bij 120℃.
• 4.0 mm dik: Minimaal 6 uur bij 120℃.

Stappen die u moet volgen voor het bakken van een PCB

Verwarm eerst de oven voor op 120 ± 5 °C. Plaats vervolgens de printplaten in ESD-veilige containers of op schone, niet-geleidende oppervlakken.

Verdeel de bakplaten gelijkmatig over de oven om te voorkomen dat er hotspots ontstaan in de bakomgeving.

Laat de printplaten gedurende de aangegeven tijd, afhankelijk van het type en de dikte, zoals eerder vermeld, in de machine zitten. 

Laat de planken na afloop van de baktijd ongeveer 15 tot 30 minuten afkoelen tot kamertemperatuur voordat u ze uit de oven haalt.

Proces voor het bakken van elektronische componenten

Het bakproces van elektronische componenten vereist ook bepaalde aandachtspunten. Zo zijn SMD -componenten zoals IC's en BGA's bijvoorbeeld gevoelig voor vocht.

Deze componenten worden doorgaans bewaard bij 5-30℃ met een relatieve luchtvochtigheid van minder dan 50% en worden gebakken voordat ze naar de SMT-lijn gaan.

De bakvereisten voor SMD's variëren afhankelijk van hun vochtigheidsniveau en de opslagtijd. Er geldt een beperking van de relatieve vochtigheid van 5% of minder voor componenten. De reden achter deze beperking is om een vochtigheidsverschil te creëren tussen de binnen- en buitenkant van de elektrische component, wat leidt tot een effectieve vochtafvoer.

De overige stappen voor het bakken van de componenten zijn als volgt. 

Begin met het voorverwarmen van de oven tot een temperatuur van ongeveer 120℃. Gebruik hiervoor ESD- veilige containers, maar zorg ervoor dat ze bestand zijn tegen deze hitte zonder te smelten of te vervormen.

Laat de elektronische componenten de aangegeven tijd bakken, met regelmatig handmatig toezicht. Zo weet u zeker dat er gedurende de hele baktijd geen problemen ontstaan.

Draai ten slotte de warmtebron dicht en laat de onderdelen afkoelen tot kamertemperatuur voordat u ze op welke manier dan ook aanraakt.

Geavanceerde technieken voor het bakken van PCB's

Naast de traditionele technieken zijn er ook enkele geavanceerde technieken om PCB's en componenten te bakken. Deze worden hieronder uitgebreider besproken.

Vacuüm bakken

Bij vacuümbakken is het raadzaam om de temperatuur en het vacuümniveau in te stellen volgens de specificaties van de fabrikant. De baktijd bij deze methode is meestal korter dan bij conventioneel bakken. 

Zodra het bakproces is voltooid, laat u de ovendruk weer afkoelen tot de kamertemperatuur en haalt u de producten er veilig uit voor later gebruik.

Stikstof bakken

Stikstofgestookte ovens kunnen ook worden gebruikt voor het bakken van printplaten en elektrische componenten. Deze machines creëren een inerte bakatmosfeer, waardoor het risico op oxidatie wordt verminderd.

Begin met het instellen van de standaard bakcondities voor de printplaten. Zorg voor een lichte positieve stikstofdruk en laat de componenten afkoelen tot kamertemperatuur nadat het bakken is voltooid.

Bakken met verlaagde temperatuur

De step-downmethode houdt in dat men begint met een hogere temperatuur, bijvoorbeeld 125 °C, gedurende een kortere periode. Bij deze techniek wordt de temperatuur geleidelijk verlaagd met vaste tussenpozen om uiteindelijk aan de gewenste bakcondities te voldoen.

Step-down wordt meestal gebruikt voor componenten die een langere baktijd nodig hebben dan andere. Deze methode helpt thermische schokken te voorkomen en zorgt tegelijkertijd voor een grondige vochtafvoer van de platen.

Wat moet u doen nadat de PCB's en componenten zijn gebakken?

Nadat u klaar bent met het bakken van de printplaten en componenten, haalt u ze voorzichtig uit de oven. Zorg ervoor dat u ESD-veilige handschoenen gebruikt bij het verwijderen en bewaar de printplaten in een droge omgeving met droogmiddel. Zo blijven ze klaar voor montage zonder mogelijke degradatie. 

Vergeet echter niet om de printplaten binnen 5 dagen na het bakken te monteren. Als ze niet binnen deze periode worden gebruikt, moeten ze mogelijk opnieuw worden gebakken.

Conclusie

Het bakken van PCB's vereist zorgvuldigheid en zorgvuldige overweging van een groot aantal factoren. Ook voor elektronische componenten zijn factoren zoals vochtgevoeligheid (MSL) erg belangrijk. Er zijn ook geavanceerde technieken om effectief vocht van de PCB's te verwijderen, wat maximale prestaties en een lange levensduur van de printplaten garandeert.

Veelgestelde vragen

Moeten we alle printplaten bakken?

Nee, PCB-bakken is niet altijd nodig. Het wordt vaak gebruikt voor kale printplaten die langdurig aan vocht worden blootgesteld. 

Wat zijn de risico's van het te lang bakken van PCB's of componenten?

Te lang bakken leidt tot degradatie van de kunststofbehuizingen, waardoor de structurele integriteit van de printplaten wordt aangetast en delaminatie van PCB's ontstaat.

Zijn er alternatieven voor thermisch bakken om vocht te verwijderen?

Als alternatief kunt u vacuümdrogen proberen, waarbij een combinatie van vacuüm en milde warmte wordt gebruikt om vocht uit de printplaten te verwijderen. Er zijn ook andere methoden die u kunt gebruiken, zoals chemisch drogen en drogen met een magnetron. Deze methoden brengen echter een groter risico op beschadiging van componenten met zich mee.

Kan ik PCB's en componenten opnieuw bakken als ze al gebakken zijn?

Ja, je kunt PCB's opnieuw bakken. Dit wordt echter afgeraden, omdat overmatig bakken kan leiden tot degradatie, verkleuring en oxidatie van de elektrische componenten.