Effektive Methoden zur Lagerung und Handhabung feuchtigkeitsempfindlicher Bauteile

Bei oberflächenmontierbaren Bauteilgehäusen nimmt jedes durchlässige Verpackungsmaterial, ob Kunststoff oder Metall, Feuchtigkeit aus der Luft auf. Wenn das Gehäuse während des Löt-Reflow-Prozesses plötzlich hohen Temperaturen ausgesetzt wird,LeiterplattenbestückungsprozessFeuchtigkeit dehnt sich schnell aus und beschädigt die Komponente. Manchmal ist der Schaden sichtbar, etwa durch Risse und/oder Delamination im Gehäuse. In anderen Fällen ist er intern und nicht sichtbar. In beiden Fällen ist die Anfälligkeit des Produkts für Ausfälle erhöht und seine Qualität und Zuverlässigkeit gefährdet. MSDs, ein Akronym für „Moisture Sensitive Devices“ (feuchtigkeitsempfindliche Bauteile), können ICs, LEDs und sogar Steckverbinder sein. Sie erfordern besondere Lagerungs- und Handhabungsmethoden, um letztlich eine Verbesserung der Ausbeute und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Begriffe und Definitionen

Zusätzlich zur Einführung und der Erläuterung, wie feuchtigkeitsempfindliche Bauteile gelagert und gehandhabt werden, ist es auch wichtig, die nachstehenden technischen Begriffe im Zusammenhang mit MSDs durchzugehen, um den Inhalt des restlichen Artikels genau zu verstehen.
•StrichcodenetikettDies bezieht sich auf das Etikett des Herstellers, das Informationen in einem Code enthält, der aus parallelen Balken mit unterschiedlichen Breiten und Abständen besteht. Die Informationen zur Beschreibung des Produkts umfassen Teilenummer, Menge, Losinformationen, Lieferantenkennzeichnung und Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL).
•TrägerDer Träger ist eigentlich ein Behälter, der Komponenten wie eine Trägerplatte, ein Röhrchen oder Gurt und Spule aufnimmt.
•TrockenmittelEine Art Material, das in der Lage ist, Feuchtigkeit aufzunehmen und angewendet wird, um die Umgebungs-RF (relative Feuchte) in einem relativ niedrigen Bereich zu halten.
•Verarbeitungszeit. Es gibt die längste Zeit an, in der MSDs nach dem Öffnen des Feuchtigkeitsbarrieresacks in der Fabrikumgebung (≤30 °C/60 %) vor dem Löt-Reflow ausgesetzt sein dürfen.
•Belichtungszeit des Herstellers (MET). Der Hersteller legt die längste Expositionszeit von der Fertigstellung des Backvorgangs bis zum Versiegeln der Verpackung fest, die als MET berücksichtigt wird. Dieser Begriff gilt auch für die Expositionszeit des MSD von der Öffnung der Vakuumverpackung bis zum erneuten Versiegeln.
•Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB). Es wird verwendet, um feuchtigkeitsempfindliche Bauteile zu verpacken und zu verhindern, dass Wasserdampf in den Beutel eindringt.
•HaltbarkeitEs ist ein Zeitraum, während dessen MSDs in versiegelten MBBs gelagert werden können.
•Feuchtigkeitsanzeigekarte (HIC). Hergestellt aus chemischen Produkten ist die HIC eine Karte, die zur Messung des Feuchtigkeitsempfindlichkeitsgrades (RH) verwendet wird. Wenn die angegebene relative Luftfeuchtigkeit überschritten wird, zeigt der entsprechende Punkt eine Farbänderung von Blau zu Rosa. Zusammen mit Trockenmittel wird die HIC in einen Feuchtigkeitssperrbeutel gelegt, um den Feuchtigkeitsgrad der darin befindlichen MSDs zu bestimmen.

Verfahren

Vor ihren authentischen Anwendungen inLeiterplattenbestückungInsbesondere beim Lötreflow müssen MSDs ein komplexes und fachgerechtes Verfahren zur Inspektion und Trocknung durchlaufen, sodass Feuchtigkeitsschäden wirksam vermieden werden.
Schritt eins: Führen Sie eine Wareneingangsprüfung durch, bevor die MBBs geöffnet werden. Dies ist erforderlich, weil die MBBs äußerlich überprüft werden müssen, um festzustellen, ob sie Schäden aufweisen, während MSL, Floor Life und das Beutelversiegelungsdatum der MSDs überprüft werden sollten, um die richtigen Handhabungsmaßnahmen festzulegen.
Schritt zwei: Öffnen Sie die MBBs und prüfen Sie die HICs. Wenn die auf dem HIC angegebene relative Luftfeuchtigkeit überschritten wird, muss ein Bake-Prozess mit einer Zeit- und Temperaturführung durchgeführt werden, die den MSLs und dem Gehäusetyp entspricht. Wenn die Lagerdauer der Komponenten überschritten ist, sollten sie abgelehnt und an die Hersteller oder Distributoren zurückgesendet werden.
Schritt dreiMSDs, die durch Backen behandelt wurden, müssen erneut überprüft werden, um ihre Feuchtigkeitsauswirkung sicherzustellen. Wenn sie weiterhin unter einem hohen Feuchtigkeitsgrad leiden, muss ein zweiter Backvorgang in Betracht gezogen werden.

Wareneingangsprüfung

Sobald MBBs mit MSDs eingegangen sind, sollte zunächst eine Sichtprüfung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass keine Löcher, Kerben, Risse, Einstiche oder Öffnungen vorhanden sind. All diese Mängel können dazu führen, dass Bauteile oder innere Schichten der MBBs freigelegt werden. Wenn an MBBs mit freiliegenden inneren Bauteilen leider Löcher festgestellt werden und die HIC einen überschrittenen Wert anzeigt, sollte vor ihrem tatsächlichen Einsatz ein Ausbrennen (Baking) der Teile durchgeführt werden.

Das auf dem Warnhinweis oder dem Barcode-Etikett aufgedruckte Beutelversiegelungsdatum sollte überprüft werden, um die verbleibende Haltbarkeit der in MBBs verpackten MSDs einfach zu ermitteln. Die Mindesthaltbarkeit eines standardmäßigen MSD beträgt mindestens 12 Monate ab seinem Versiegelungsdatum.

MSDs unterscheiden sich voneinander anhand verschiedener Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufen (MSLs), die von Stufe 1 bis Stufe 6 reichen. Die folgende Tabelle zeigt die zulässige Verarbeitungszeit („Floor Life“) von MSDs in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen MSL.

Daher muss die Expositionszeit der Bauteile gemäß den Anforderungen der MSLs streng kontrolliert und für jeden Produktionslauf sorgfältig dokumentiert werden, um sicherzustellen, dass die gesamte zulässige Verarbeitungszeit („Floor Life“) nicht aufgebraucht ist. Dennoch ist die in der Tabelle beschriebene Regelung nicht anwendbar, wenn die Luftfeuchtigkeit oder Temperatur in der Fabrik die Standardumgebung von ≤30 °C/60 % rF überschreitet. Die folgende Tabelle, entnommen aus IPC/JEDEC J-STD-033B.1, gibt die zulässige Verarbeitungszeit („Floor Life“) für MSDs mit unterschiedlichen Gehäusetypen bei verschiedenen MSLs, Temperaturen und relativen Luftfeuchtigkeiten an.

∞ steht für eine unbegrenzte Expositionsdauer, die unter den angegebenen Bedingungen zulässig ist.

Reflow

Das Öffnen eines MBB markiert den Beginn des Floor-Life-Countdowns. Sobald ein MBB geöffnet wurde, müssen alle darin enthaltenen SMD-Gehäuse vor Ablauf der angegebenen Floor-Life-Zeit für den Löt-Reflow-Prozess verwendet werden.

Die Reflow-Temperatur muss sorgfältig eingestellt werden und darf den auf dem Warnetikett der SMD-Gehäuse angegebenen Nennwert nicht überschreiten. Einige SMD-Gehäuse müssen mehr als einen Löt-Reflow-Prozess durchlaufen. Unabhängig davon, wie viele Löt-Reflows ein Bauteil durchlaufen muss, ist darauf zu achten, dass keine feuchtigkeitsempfindlichen SMD-Gehäuse ihre Floor-Life vor dem letzten Durchlauf überschritten haben. Jedes Bauteil, bei dem festgestellt wird, dass es seine Floor-Life überschritten hat, muss vor dem nächsten Reflow erneut gebacken werden.

Im Allgemeinen kann ein Bauteil höchstens drei Löt-Reflow-Zyklen überstehen. Daher müssen, wenn in der Fertigung mehr als drei Reflow-Vorgänge an MSDs durchgeführt werden müssen, vor dem Reflow ausreichende Untersuchungen und Rücksprachen erfolgen.

Lösungen zur Lagerung von MSDs: Trockenschrank und Trockenverpackung.

•Trockenlagerschrank

Der Trockenschrank kann sowohl zum Trocknen von Bauteilen als auch von Verpackungsmaterialien eingesetzt werden. Um einen akzeptablen Trocknungseffekt zu erzielen, sollte die relative Luftfeuchtigkeit (RH) im Trockenschrank auf einem Niveau von höchstens 5 % gehalten werden, während die Temperatur 30 °C nicht überschreiten darf. Die Bauteile können entweder direkt im Trockenschrank exponiert oder in MBBs versiegelt werden. Etiketten sollten auf der Verpackung der Bauteile verbleiben, um die genaue Expositionszeit nachverfolgen zu können und so die verbleibende Floor-Life- und Shelf-Life-Dauer zu bestimmen.

•Trockenpack

Bauteile können in Form eines Trockenverpackungssystems (Dry Pack) gelagert werden. Zuerst werden die Bauteile in einen MBB gelegt. Zweitens wird eine geeignete Menge Trockenmittel und eine HIC in den MBB gegeben. Dabei ist zu beachten, dass die HIC nicht direkt auf das Trockenmittel gelegt werden darf, da dies die HIC daran hindert, die korrekten Feuchtigkeitsdaten genau zu erfassen. Drittens wird der Beutel zusammengedrückt, um die Luft aus dem Beutel zu entfernen. Bei Bedarf kann ein Vakuum verwendet werden. Viertens wird der MBB mit einem Folienschweißgerät versiegelt. Das Versiegeln muss in einem akzeptablen Maß erfolgen. Zu starkes Versiegeln kann möglicherweise dazu führen, dass Bauteile beschädigt werden, während unzureichendes Versiegeln nicht als Trockenverpackung funktioniert. Abschließend wird ein Etikett außen auf der Trockenverpackung angebracht, das Informationen wie Teilenummer, Menge, MSL, Expositionszeit, Floor Time usw. enthält. Ein gut verpackter MBB sollte unter Umgebungsbedingungen von ≤40 °C/90 % rF aufbewahrt werden.

Beide Speicherlösungen haben ihre eigenen Vor- und Nachteile, die in der folgenden Tabelle zusammengefasst sind.

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