Formas eficaces de almacenamiento y manipulación de dispositivos sensibles a la humedad

En cuanto a los encapsulados de dispositivos de montaje superficial, cualquier material de encapsulado permeable, plástico o metal, absorbe humedad del aire. Cuando el encapsulado se expone a una alta temperatura repentina del refusión de soldadura duranteProceso de ensamblaje de PCBla humedad se expandirá rápidamente y dañará el componente. A veces el daño es visible, como grietas y/o delaminación en el encapsulado. Otras veces es interno y no visible. En cualquiera de los casos, se ha observado que la susceptibilidad del producto a fallos pone en peligro su calidad y fiabilidad. Los MSD, acrónimo de Dispositivos Sensibles a la Humedad, pueden ser CI, LED e incluso conectores. Requieren métodos particulares de almacenamiento y manipulación para, en última instancia, garantizar la mejora del rendimiento y la fiabilidad.

Términos y definiciones

Junto con la introducción y el análisis sobre cómo almacenar y manejar dispositivos sensibles a la humedad, también es importante revisar los términos técnicos que se presentan a continuación junto con los MSD para comprender con precisión el contenido del resto del artículo.
•Etiqueta de código de barras. Esto se refiere a la etiqueta del fabricante que contiene información en un código compuesto por barras paralelas con diferentes anchos y espacios. La información que describe el producto incluye el número de parte, la cantidad, la información del lote, la identificación del proveedor y el nivel de sensibilidad a la humedad (MSL).
•Transportista. El portador es en realidad un contenedor que contiene componentes como una bandeja, un tubo o cinta y carrete.
•DesecanteUn tipo de material capaz de absorber humedad y que se aplica para mantener la HR (humedad relativa) ambiental dentro de un rango relativamente bajo.
•Vida útil en plantaIndica el tiempo máximo que los MSD pueden estar expuestos al entorno de la fábrica (≤30°C/60%) antes de la soldadura por refusión, una vez abierta la bolsa de barrera de humedad.
•Tiempo de exposición del fabricante (MET). El fabricante estipula el tiempo máximo de exposición desde la finalización del horneado hasta el sellado del paquete, lo que constituye el MET. Este término también se aplica al tiempo de exposición del MSD desde la apertura del paquete al vacío hasta su resellado.
•Bolsa de Barrera de Humedad (MBB). Se utiliza para empaquetar dispositivos sensibles a la humedad y evitar que el vapor de agua penetre en la bolsa.
•Vida útilEs un período de tiempo durante el cual los MSD pueden almacenarse en MBB sellados.
•Tarjeta Indicadora de Humedad (HIC). Fabricada a partir de productos químicos, la HIC es una tarjeta utilizada para medir el grado de sensibilidad a la HR. Cuando se supera la HR indicada, el punto correspondiente mostrará un cambio de color de azul a rosa. Junto con el desecante, la HIC se coloca dentro de la bolsa de barrera contra la humedad para determinar el grado de humedad de los MSD en su interior.

Procedimiento

Antes de sus aplicaciones auténticas enEnsamblaje de PCB, específicamente en el caso del reflujo de soldadura, los MSD deben someterse a un procedimiento complejo y profesional de inspección y secado para que los fallos debidos a la humedad se eviten de manera efectiva.
Paso uno: realizar la inspección de calidad de entrada antes de la apertura de las MBB. Esto se debe a que las MBB deben ser revisadas visualmente para comprobar si han sufrido algún problema, mientras que el MSL, la vida útil en planta y la fecha de sellado de la bolsa de los MSD deben verificarse para decidir las soluciones de manipulación correctas.
Paso dos: abrir los MBB y comprobar los HIC. Si se supera la HR indicada en el HIC, se debe realizar un horneado con un tiempo y una temperatura conformes a los MSL y al tipo de encapsulado. Cuando se haya superado la vida útil de los componentes, estos deben ser rechazados y devueltos a los fabricantes o distribuidores.
Paso tresLos MSDs horneados deben volver a inspeccionarse para garantizar su nivel de humedad. Si aún presentan un grado elevado de humedad, debe considerarse un segundo horneado.

Inspección de calidad de entrada

Tan pronto como se reciban las MBB que contienen MSD, se debe realizar primero una inspección visual para verificar que no haya orificios, hendiduras, desgarros, perforaciones ni aberturas. Todos estos defectos posiblemente dejarán expuestos los componentes o las capas internas de las MBB. Si por desgracia se encuentran orificios en las MBB con componentes internos expuestos y el HIC muestra un valor excedido, se debe llevar a cabo un horneado de las piezas antes de su aplicación real.

A continuación, se debe comprobar la fecha de sellado de la bolsa impresa en la etiqueta de precaución o en la etiqueta de código de barras para determinar fácilmente la vida útil restante de los MSD empaquetados dentro de las MBB. La vida útil mínima de un MSD estándar es de al menos 12 meses a partir de su fecha de sellado.

Los MSD difieren entre sí según los distintos Niveles de Sensibilidad a la Humedad (MSL), que van del Nivel 1 al Nivel 6. La siguiente tabla indica la vida útil en ambiente de los MSD correspondiente a sus MSL.

Por lo tanto, el tiempo de exposición de los componentes debe controlarse rigurosamente de acuerdo con las exigencias de los MSL y deben mantenerse registros cuidadosos de cada lote de producción para garantizar que la vida útil total en ambiente no se haya agotado. No obstante, la regulación descrita en la tabla no funciona cuando la humedad o la temperatura de la fábrica exceden las condiciones ambientales predeterminadas de ≤30°C/60% HR. La siguiente tabla, extraída de IPC/JEDEC J-STD-033B.1, proporciona la vida útil en ambiente para los MSD con diferentes tipos de encapsulado, en distintos MSL, temperaturas y HR.

∞ representa un tiempo de exposición indefinido permitido en las condiciones especificadas.

Reflujo

La apertura del MBB indica el inicio de la cuenta regresiva de la vida útil en ambiente. Una vez que se ha abierto un MBB, todos los paquetes SMD que contiene deben terminar utilizándose para el proceso de soldadura por reflujo antes de la vida útil en ambiente especificada.

La temperatura de refusión debe ajustarse cuidadosamente y no debe exceder el valor de temperatura nominal indicado en la etiqueta de precaución de los encapsulados SMD. Algunos encapsulados SMD deben pasar por más de una refusión de soldadura. Sin importar cuántos ciclos de refusión de soldadura necesite un componente, se debe tener cuidado de asegurar que ningún encapsulado SMD sensible a la humedad haya superado su vida útil en ambiente antes de la última pasada. Cualquier componente que se encuentre fuera de su vida útil en ambiente debe someterse nuevamente a horneado antes de que comience la siguiente refusión.

En términos generales, un componente puede soportar como máximo tres procesos de refusión de soldadura. Por lo tanto, cuando sea necesario realizar más de tres refusiones en los MSD durante la fabricación, se deben completar investigaciones y consultas suficientes antes de la refusión.

Soluciones de almacenamiento para MSD: gabinete de secado y paquete seco.

•Gabinete de secado

El gabinete de secado puede utilizarse para secar tanto los componentes como los materiales de embalaje. Para lograr un efecto de secado aceptable, la HR dentro del gabinete de secado debe mantenerse en un nivel no superior al 5%, mientras que la temperatura no debe superar los 30 °C. Los componentes pueden estar expuestos directamente dentro del gabinete de secado o sellados en MBB. Las etiquetas deben mantenerse en el embalaje de los componentes para rastrear con precisión el tiempo de exposición y así determinar la vida útil restante en planta y la vida útil en almacenamiento.

•Paquete seco

Los componentes pueden almacenarse mediante el método de empaquetado en seco. Primero, los componentes se colocan dentro de una MBB. Segundo, coloque una cantidad adecuada de desecante y una HIC dentro de la MBB. Tenga en cuenta que la HIC no debe colocarse directamente encima del desecante, ya que esto impedirá que la HIC lea con precisión los datos correctos de humedad. Tercero, presione la bolsa para expulsar el aire de su interior. Se puede utilizar un vacío cuando sea necesario. Cuarto, selle la MBB con una selladora térmica. El sellado debe realizarse dentro de un grado aceptable. Un sellado excesivo posiblemente hará que los componentes se rompan, mientras que un sellado insuficiente no funcionará como un empaquetado en seco. Finalmente, coloque una etiqueta en el exterior del paquete seco que contenga información como el número de parte, la cantidad, el MSL, el tiempo de exposición, el tiempo en planta, etc. Una MBB bien empaquetada debe mantenerse en condiciones ambientales ≤40°C/90% HR.

Ambas soluciones de almacenamiento tienen sus propias ventajas y desventajas, que se resumen en la siguiente tabla.

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