在PCBA貼片加工中，濕度引起的物料氧化（尤其是焊盤、元件引腳及焊膏的氧化）會導致焊接不良（如虛焊、冷焊、焊球等），直接影響產品可靠性。以下從物料存儲、加工環境控制、工藝優化及檢測預防四個維度，提供系統性解決方案：

一、物料存儲與預處理：阻斷氧化源頭

1. 分類存儲與濕度敏感元件（MSL）管理

• MSL 1級：可無限期暴露于環境（濕度≤30℃/60%RH）。

• MSL 2-6級：需存儲于≤10%RH的干燥柜中，且開封后需在規定時間內（如24-168小時）完成貼片。

• 干燥柜存儲：所有濕度敏感元件（如BGA、QFP、IC等）需按MSL等級（1-6級）分類存放于干燥柜中，濕度控制范圍：

• 真空包裝與干燥劑：未使用的元件保持原廠真空包裝，開封后立即放入干燥柜并放置干燥劑（如硅膠或分子篩）。

2. PCB板預烘烤

• 普通FR-4板材：120℃烘烤2-4小時。

• 厚銅板或多層板：125℃烘烤4-6小時。

• 柔性板（FPC）：需降低溫度至80-100℃，避免變形。

• 適用場景：PCB板暴露于高濕度環境（如濕度＞60%RH）超過24小時，或存儲時間超過制造商推薦的期限。

• 烘烤條件：

• 注意事項：烘烤后需在干燥環境中冷卻至室溫后再使用，避免冷凝吸濕。

3. 焊膏管理

• 冷藏存儲：焊膏需在2-10℃環境下冷藏，開封后需在24小時內用完（或按供應商要求）。

• 攪拌與回溫：使用前需提前2-4小時回溫至室溫，并充分攪拌（手動或自動攪拌機）以恢復流動性，避免因溫度過低導致助焊劑分層。

二、加工環境控制：減少濕度干擾

1. 車間濕度管理

• 安裝工業除濕機（如轉輪除濕機或冷凍除濕機），配合溫濕度傳感器實時監控。

• 對高濕度地區（如沿海或雨季），需將車間濕度降至30%RH以下。

• 目標范圍：將車間濕度控制在40-60%RH（最佳45-55%RH），避免高于60%RH導致元件吸濕。

• 設備配置：

• 局部干燥：在貼片機、回流焊爐等關鍵設備周圍設置局部干燥區域（如干燥箱或氮氣罩）。

2. 氮氣保護回流焊

• 氮氣純度需≥99.9%，流量控制在10-20L/min。

• 定期檢測氧濃度，確保穩定性。

• 減少焊點表面氧化，提高潤濕性，降低焊球、橋接等缺陷。

• 允許降低回流峰值溫度5-10℃，減少熱應力對元件的損傷。

• 原理：氮氣環境可降低氧氣濃度（通常控制在50-500ppm），抑制氧化反應。

• 效果：

• 實施要點：

三、工藝優化：降低氧化風險

1. 優化回流焊溫度曲線

• 恒溫區延長：在150-180℃范圍內延長恒溫時間（60-120秒），使元件溫度均勻化，減少局部過熱導致的氧化。

• 峰值溫度控制：根據焊膏類型（如無鉛SAC305需240-250℃）嚴格設定峰值溫度，避免過高溫度加速氧化。

• 冷卻區速率：控制降溫速率在-3至-10℃/s，避免過快冷卻導致焊點脆裂或過慢冷卻形成粗大晶粒。

2. 選擇抗氧化焊膏

• 低氧化焊膏：選用含高活性助焊劑（如免清洗型）的焊膏，其成分可抑制氧化并促進潤濕。

• 水溶性焊膏：適用于對清潔度要求高的場景，但需注意殘留物易吸濕，需及時清洗。

3. 減少物料暴露時間

• 縮短工序間隔：優化貼片、回流焊等工序的銜接，減少PCB在空氣中的暴露時間。

• 使用上料機：通過自動化上料系統減少人工操作導致的吸濕風險。

四、檢測與預防：閉環控制氧化問題

1. 在線檢測設備

• AOI（自動光學檢測）：檢測焊點潤濕性、焊球、橋接等缺陷，間接反映氧化程度。

• X-Ray檢測：檢查BGA等隱藏焊點的空洞率，氧化可能導致空洞增加。

• 離子污染測試：定期檢測PCB表面離子殘留量（如氯離子、硫酸根離子），高濕度環境可能加速離子腐蝕。

2. 失效分析（FA）

• 切片分析：對疑似氧化導致的焊接不良進行切片，觀察焊點界面金屬間化合物（IMC）層厚度（正常應為1-5μm）。

• SEM/EDS分析：通過掃描電鏡和能譜儀檢測焊點表面氧化層成分及厚度。

3. 建立濕度預警機制

• 數據監控：記錄車間濕度、物料存儲時間及焊接不良率，分析濕度與氧化缺陷的關聯性。

• 閾值設定：當濕度超過60%RH或物料暴露時間接近MSL期限時，觸發預警并采取干預措施（如加速烘烤或調整生產計劃）。

五、案例參考：高濕度環境下的成功實踐

• 某電子廠（沿海地區）：

• 問題：雨季車間濕度達75%RH，導致BGA焊接不良率上升至5%。

• 解決方案：

• 結果：焊接不良率降至0.2%，年節約返工成本超50萬元。

1. 安裝轉輪除濕機，將車間濕度降至45%RH。

2. 對所有MSL 3級以上元件實施125℃/4小時預烘烤。

3. 回流焊爐改用氮氣保護，氧濃度控制在100ppm。