Méthodes efficaces de stockage et de manipulation des dispositifs sensibles à l’humidité

En ce qui concerne les boîtiers de composants montés en surface, tout matériau d’emballage perméable, plastique ou métal, absorbe l’humidité de l’air. Lorsque le boîtier est exposé à une température élevée soudaine lors de la refusion de soudure pendantProcessus d’assemblage de PCBl’humidité se dilatera rapidement et endommagera le composant. Parfois, les dommages sont visibles, comme des fissures et/ou un délaminage du boîtier. D’autres fois, ils sont internes et non visibles. Dans les deux cas, la susceptibilité du produit aux défaillances met en péril sa qualité et sa fiabilité. Les MSD, acronyme de Moisture Sensitive Devices (dispositifs sensibles à l’humidité), peuvent être des circuits intégrés, des LED et même des connecteurs. Ils exigent des méthodes particulières de stockage et de manipulation afin de garantir, au final, l’amélioration du rendement et de la fiabilité.

Termes et définitions

En plus de l’introduction et de la discussion sur la manière de stocker et de manipuler les dispositifs sensibles à l’humidité, il est également important de passer en revue les termes techniques ci-dessous accompagnant les MSD afin de comprendre avec précision le contenu du reste de l’article.
•Étiquette à code-barres. Cela fait référence à l’étiquette du fabricant qui contient des informations dans un code composé de barres parallèles avec différentes largeurs et espacements. Les informations décrivant le produit incluent le numéro de pièce, la quantité, les informations de lot, l’identification du fournisseur et le niveau de sensibilité à l’humidité (MSL).
•Transporteur. Le porte-pièces est en réalité un conteneur qui contient des composants tels qu’un plateau, un tube ou une bande sur bobine.
•Dessiccant. Un type de matériau capable d’absorber l’humidité et utilisé pour maintenir l’HR (humidité relative) ambiante dans une plage relativement basse.
•Durée de vie en atelierIl indique la durée maximale pendant laquelle les DMS peuvent être exposés à l’environnement de l’usine (≤30 °C/60 %) avant le refusionnage de soudure, une fois le sachet barrière contre l’humidité ouvert.
•Temps d’exposition du fabricant (MET). Le fabricant stipule la durée maximale d’exposition entre la fin de la cuisson et le scellage de l’emballage, ce qui correspond au MET. Ce terme s’applique également à la durée d’exposition du MSD entre l’ouverture de l’emballage sous vide et le nouveau scellage.
•Sac barrière à l’humidité (MBB). Il est utilisé pour emballer des dispositifs sensibles à l’humidité et empêcher la vapeur d’eau de pénétrer dans le sac.
•Durée de conservation. C’est une durée pendant laquelle les MSD peuvent être stockés dans des MBB scellés.
•Carte indicatrice d’humidité (HIC)Fabriquée à partir de produits chimiques, la carte indicatrice d’humidité (HIC) est une carte utilisée pour mesurer le degré de sensibilité à l’humidité relative (HR). Lorsque l’HR indiquée est dépassée, le point correspondant change de couleur, passant du bleu au rose. Utilisée avec un dessiccant, la HIC est placée à l’intérieur d’un sac barrière contre l’humidité afin de déterminer le degré d’humidité des MSD qu’il contient.

Procédure

Avant leurs applications authentiques dansAssemblage de PCBEn particulier pour la refusion de soudure, les MSD doivent suivre une procédure complexe et professionnelle d’inspection et de séchage afin que les défaillances liées à l’humidité soient efficacement évitées.
Première étape: effectuer le contrôle qualité à la réception avant l’ouverture des MBB. En effet, les MBB doivent être vérifiés visuellement pour déterminer s’ils ont subi des problèmes, tandis que le MSL, la durée de vie hors étuve et la date de scellage du sachet des MSD doivent être vérifiés afin de définir les solutions de manipulation appropriées.
Étape deux: ouvrir les MBB et vérifier les HIC. Si l’humidité relative indiquée sur le HIC est dépassée, un procédé de cuisson doit être mis en œuvre avec une durée et une température conformes aux MSL et au type de boîtier. Lorsque la durée de conservation des composants est dépassée, ils doivent être rejetés et retournés aux fabricants ou aux distributeurs.
Étape troisLes MSD soumis à une cuisson doivent être de nouveau inspectés afin de vérifier leur taux d’humidité. S’ils présentent encore un degré élevé d’humidité, une seconde cuisson doit être envisagée.

Inspection de la qualité entrante

Dès que des MBB contenant des MSD sont reçus, une inspection visuelle doit d’abord être effectuée afin de vérifier qu’il n’y a pas de trous, entailles, déchirures, perforations ou ouvertures. Tous ces défauts peuvent entraîner l’exposition des composants ou des couches internes des MBB. Si des trous sont malheureusement trouvés sur des MBB avec des composants internes exposés et que le HIC indique une valeur dépassée, un étuvage doit être effectué sur les pièces avant leur utilisation réelle.

La date de scellage du sachet imprimée sur l’étiquette de mise en garde ou sur l’étiquette à code-barres doit être vérifiée afin de déterminer facilement la durée de vie restante des MSD emballés dans les MBB. La durée de vie minimale d’un MSD standard est d’au moins 12 mois à compter de sa date de scellage.

Les MSD diffèrent les uns des autres en fonction de différents niveaux de sensibilité à l’humidité (MSL) allant du niveau 1 au niveau 6. Le tableau suivant indique la durée de vie en salle des MSD correspondant à leurs MSL.

Par conséquent, le temps d’exposition des composants doit être rigoureusement contrôlé conformément aux exigences des MSL, et des enregistrements doivent être soigneusement tenus pour chaque lot de production afin de garantir que la durée de vie totale en atmosphère ambiante n’a pas été entièrement consommée. Néanmoins, la réglementation décrite dans le tableau ne s’applique pas lorsque l’humidité ou la température de l’usine dépasse les conditions ambiantes par défaut ≤30 °C/60 % HR. Le tableau suivant, extrait de la norme IPC/JEDEC J-STD-033B.1, fournit la durée de vie en atmosphère ambiante des MSD avec différents types de boîtiers, à différents MSL, températures et taux d’humidité relative.

∞ représente une durée d’exposition illimitée autorisée dans les conditions spécifiées.

Reflux

L’ouverture du MBB marque le début du compte à rebours de la durée de vie en salle. Une fois qu’un MBB a été ouvert, tous les boîtiers CMS qu’il contient doivent être utilisés pour le brasage par refusion avant l’expiration de la durée de vie en salle indiquée.

La température de refusion doit être réglée avec soin et ne doit pas dépasser la valeur de température nominale indiquée sur l’étiquette de mise en garde des boîtiers CMS. Certains boîtiers CMS doivent subir plus d’une refusion de soudure. Quel que soit le nombre de cycles de refusion nécessaires pour un composant, il faut veiller à ce qu’aucun boîtier CMS sensible à l’humidité n’ait dépassé sa durée de vie hors étuve avant le dernier passage. Tout composant dont la durée de vie hors étuve est dépassée doit être à nouveau soumis à une opération de cuisson avant le prochain cycle de refusion.

D’une manière générale, un composant peut supporter au maximum trois refusions de soudure. Par conséquent, lorsque plus de trois refusions doivent être effectuées sur des MSD dans le cadre de la fabrication, des recherches et des vérifications suffisantes doivent être menées avant la refusion.

Solutions de stockage pour les MSD : armoire sèche et emballage sec.

•Armoire de séchage

L’armoire de séchage peut être utilisée pour sécher à la fois les composants et les matériaux d’emballage. Afin d’obtenir un effet de séchage acceptable, l’humidité relative à l’intérieur de l’armoire de séchage doit être maintenue à un niveau ne dépassant pas 5 %, tandis que la température ne doit pas dépasser 30 °C. Les composants peuvent être soit directement exposés à l’intérieur de l’armoire de séchage, soit scellés dans des MBB. Les étiquettes doivent être conservées sur l’emballage des composants afin de retracer avec précision le temps d’exposition et de déterminer ensuite la durée de vie restante au sol et la durée de conservation.

•Pack sec

Les composants peuvent être stockés selon la méthode de l’emballage à sec. Premièrement, les composants sont placés à l’intérieur d’un MBB. Deuxièmement, mettez une quantité appropriée de dessiccant et une carte indicatrice d’humidité (HIC) dans le MBB. Notez que la HIC ne doit pas être placée directement au‑dessus du dessiccant, car cela empêcherait la HIC de lire avec précision les données d’humidité correctes. Troisièmement, pressez le sac afin d’en chasser l’air. Un dispositif de mise sous vide peut être utilisé si nécessaire. Quatrièmement, scellez le MBB avec une soudeuse thermique. Le scellage doit être effectué dans une mesure acceptable. Un scellage excessif peut éventuellement entraîner la déchirure des composants, tandis qu’un scellage insuffisant ne peut pas fonctionner comme un emballage à sec. Enfin, placez une étiquette à l’extérieur de l’emballage à sec contenant des informations telles que le numéro de pièce, la quantité, le MSL, le temps d’exposition, le temps en salle blanche, etc. Un MBB correctement emballé doit être conservé dans des conditions ambiantes ≤ 40 °C / 90 % HR.

Les deux solutions de stockage ont chacune leurs avantages et leurs inconvénients, qui sont résumés dans le tableau suivant.

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