高周波PCB技術 - 使用期限が切れたPCBAのリスクは?

すべての材料には保存期間(シェルフライフ)がありますが、長いものと短いものがあるだけです，PCBA回路基板にも保存期間があります。賞味期限切れの材料を使うとどうなるのか。賞味期限切れの食べ物を食べたらどうなるか考えてみてください賞味期限切れのPCB (Printed Circuit Board)を使うとどうなるのだろうか。

「PCBの使用期限が切れている」という質問に答える前に、まず皆さんにPCBの役割は何ですか?PCBA工場でどのような加工が必要ですか。

PCBの最大の役割は電子部品の担体として電子信号を伝達することであるため、部品がPCBに溶接されていなかったり、接触点で電子信号を伝達していなかったりすると、電子制品の机能に影響を及ぼしたり、間欠的な机能不良を引き起こしたりする。

電子部品はどうやってPCBにハンダ付けされるのか。

現在のPCBハンダ付けプロセスのほとんどは、約240 ~ 250℃の高温でハンダ(スジやスジ)を溶かして、PCBと電子部品の溶接を接続しています。そのため、期限が切れたPCBが250℃以上の高温に少なくとも2回耐えられるかどうかが問題になります。2度の高温に耐えるのは、現在の一般的なPCBA制路は両面ハンダ付け板だからだ。

以上の理解から、「期限が切れたPCBを使うと、いったいどんなことが起こり得るのか?」以下の問題がすべて発生するとは限りませんが、リスクがありますので、期限が切れたPCBA回路基板を使用したい場合は、以下の問題が発生しないようにする必要があります:

1.期限切れPCBによるPCB表面パッドの酸化の可能性

パッドが酸化するとハンダ不良になり、最終的に機能不全や劣化のリスクにつながる。回路基板の表面処理によって抗酸化効果は異なり、原則としてENIGでは12カ月以内、OSPでは6カ月以内の使用を求めており、PCB基板工場の保存期間(shelf life)に応じて品質を確保することを推奨している。

OSP板は通常、板工場に送り返してOSPフィルムを洗い流し、再び新しいOSPを重ねることができるが、OSP酸洗除去時に銅箔線を損傷する机会があるので、OSP膜を再処理できるかどうかを板工場に問い合わせた方が良い。

エニグ板は再処理ができないので、「圧焼」をして溶接性に問題がないか試すのが一般的だ。

2.賞味期限切れのPCBA回路基板は吸湿によりパンクするおそれがある

回路基板の吸湿后のバックボンディングでは、ポップコーン効果、パンク、層化などの問題を引き起こす可能性がある。この問題はローストによって解決できるが、どの板もローストに適しているわけではなく、ローストは別の品質問題を引き起こす可能性がある。

一般的にOSP板は、高温で焼くとOSP膜に損傷を与えるため、焼くことを推奨していない。しかし、OSPを持って焼く人も見られる。焼く時間はできるだけ短く、温度はまだ高くない。焼くとさらに短く溶接炉に戻す必要がある。

3.賞味期限切れのPCBの接着能力が劣化を引き起こす可能性がある

回路基板が生産されると、その層と層(layer to layer)の間の接着能力は時間とともに分解され変質していく。つまり、時間が経つにつれて回路基板の層と層の間の結合力は低下していく。

このような回路基板が高温になると、異なる材料で構成されている回路基板は異なる熱膨張係数を持っているため、熱膨張と収縮の作用で、回路基板の階層化(de‐lamination)、表面の気泡が発生する可能性があり、回路基板の信頼性と長期信頼度に深刻な影響を与える。なぜなら、基板の層別化は、基板層と層との間の導通孔(via)を引き離し、電気的特性不良を引き起こす可能性がある。最も厄介なのは、間欠不良の問題が発生する可能性があり、さらにはCAF(微小短絡)を引き起こす可能性が高い。

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