Modi efficaci per la conservazione e la gestione dei dispositivi sensibili all'umidità

Per quanto riguarda i package dei dispositivi a montaggio superficiale, qualsiasi materiale di incapsulamento permeabile, plastico o metallico, assorbe l’umidità dall’aria. Quando il package è esposto all’improvviso ad alte temperature del riflusso di saldatura duranteProcesso di assemblaggio PCBl'umidità si espanderà rapidamente e danneggerà il componente. A volte il danno è visibile, come crepe e/o delaminazione nel package. Altre volte è interno e non visibile. In entrambi i casi, la suscettibilità del prodotto ai guasti mette a rischio la sua qualità e affidabilità. Gli MSD, acronimo di Moisture Sensitive Devices, possono essere circuiti integrati (IC), LED e persino connettori. Richiedono particolari metodi di stoccaggio e manipolazione per garantire il miglioramento del rendimento e dell'affidabilità.

Termini e definizioni

Insieme all’introduzione e alla discussione su come immagazzinare e gestire i dispositivi sensibili all’umidità, è anche importante esaminare i termini tecnici riportati di seguito in relazione agli MSD per comprendere accuratamente il contenuto del resto dell’articolo.
•Etichetta con codice a barre. Questo si riferisce all'etichetta del produttore che contiene informazioni in un codice composto da barre parallele con larghezze e spazi differenti. Le informazioni che descrivono il prodotto includono il numero di parte, la quantità, i dati del lotto, l'identificazione del fornitore e il livello di sensibilità all'umidità (MSL).
•Vettore. Il carrier è in realtà un contenitore che contiene componenti come un vassoio, un tubo o un nastro e bobina.
•EssiccanteUn tipo di materiale in grado di assorbire l’umidità e che viene applicato per mantenere l’UR (umidità relativa) ambientale entro un intervallo relativamente basso.
•Vita a pavimento. Indica il tempo massimo di esposizione dei dispositivi sensibili all’umidità (MSD) all’ambiente di fabbrica (≤30°C/60%) prima del riflusso di saldatura, dopo l’apertura del sacchetto barriera all’umidità.
•Tempo di esposizione del produttore (MET). Il produttore stabilisce il tempo massimo di esposizione dal completamento della cottura alla sigillatura della confezione, che costituisce il MET. Questo termine si applica anche al tempo di esposizione dell’MSD dall’apertura della confezione sottovuoto alla nuova sigillatura.
•Sacchetto barriera all'umidità (MBB). Viene utilizzato per confezionare dispositivi sensibili all'umidità e impedire al vapore acqueo di penetrare nel sacchetto.
•Durata di conservazioneÈ un periodo di tempo durante il quale gli MSD possono essere conservati in MBB sigillati.
•Scheda indicatrice di umidità (HIC). Realizzata con prodotti chimici, la HIC è una scheda utilizzata per misurare il grado di sensibilità all’umidità relativa (RH). Quando l’RH indicata viene superata, il punto corrispondente mostrerà un cambiamento di colore dal blu al rosa. Insieme all’essiccante, la HIC viene collocata all’interno del sacchetto barriera all’umidità per determinare il grado di umidità dei MSD al suo interno.

Procedura

Prima delle loro applicazioni autentiche inAssemblaggio PCBIn particolare per il riflusso di saldatura, gli MSD devono sottoporsi a una procedura complessa e professionale di ispezione e asciugatura, in modo che i guasti dovuti all’umidità vengano efficacemente evitati.
Primo passo: eseguire il controllo qualità in ingresso prima dell’apertura degli MBB. Questo perché gli MBB devono essere controllati dall’aspetto per verificare se hanno subito problemi, mentre l’MSL, la floor life e la data di sigillatura del sacchetto degli MSD devono essere verificate per decidere le corrette modalità di gestione.
Secondo passo: aprire gli MBB e controllare gli HIC. Se l’UR indicata sull’HIC viene superata, è necessario effettuare il baking con tempi e temperature conformi agli MSL e al tipo di package. Quando la durata di conservazione dei componenti è stata superata, essi devono essere scartati e restituiti ai produttori o ai distributori.
Fase tre: Gli MSD sottoposti a essiccazione devono essere nuovamente ispezionati per verificarne l’effetto sull’umidità. Se presentano ancora un elevato grado di umidità, si deve prendere in considerazione una seconda essiccazione.

Ispezione della qualità in entrata

Non appena si ricevono MBB contenenti MSD, è necessario innanzitutto effettuare un’ispezione visiva per verificare che non vi siano fori, incisioni, strappi, perforazioni o aperture. Tutti questi difetti possono esporre i componenti o gli strati interni degli MBB. Se purtroppo si riscontrano fori sugli MBB con componenti interni esposti e l’HIC mostra valori oltre i limiti, è necessario sottoporre i componenti a un processo di baking prima del loro effettivo impiego.

La data di sigillatura del sacchetto riportata sull’etichetta di avvertenza o sull’etichetta con codice a barre deve essere verificata per determinare facilmente la durata di conservazione residua dei MSD confezionati all’interno degli MBB. La durata di conservazione minima di un MSD standard è di almeno 12 mesi dalla sua data di sigillatura.

Gli MSD differiscono tra loro in base ai diversi Livelli di Sensibilità all’Umidità (MSL) che vanno dal Livello 1 al Livello 6. La seguente tabella indica la durata di vita a scaffale degli MSD corrispondente ai rispettivi MSL.

Pertanto, il tempo di esposizione dei componenti deve essere rigorosamente controllato in base ai requisiti degli MSL e ogni ciclo di produzione deve essere accuratamente registrato per garantire che la durata totale a scaffale non sia stata esaurita. Tuttavia, la regolamentazione descritta nella tabella non è applicabile quando l’umidità o la temperatura in fabbrica supera le condizioni ambientali predefinite ≤30°C/60% UR. La tabella seguente, tratta da IPC/JEDEC J-STD-033B.1, fornisce la durata a scaffale per gli MSD con diversi tipi di package, a differenti MSL, temperature e valori di UR.

∞ rappresenta il tempo di esposizione indefinito consentito alle condizioni specificate.

Riflusso

L'apertura dell'MBB indica l'inizio del conteggio della floor life. Una volta che un MBB è stato aperto, tutti i package SMD in esso contenuti devono essere utilizzati per il riflusso di saldatura prima della floor life indicata.

La temperatura di rifusione deve essere impostata con attenzione e non deve superare il valore di temperatura nominale indicato sull’etichetta di avvertenza dei package SMD. Alcuni package SMD devono essere sottoposti a più di una rifusione di saldatura. Indipendentemente dal numero di rifusioni di saldatura cui un componente deve essere sottoposto, è necessario assicurarsi che nessun package SMD sensibile all’umidità abbia superato il proprio tempo di esposizione a scaffale prima dell’ultimo ciclo. Qualsiasi componente che risulti oltre il proprio tempo di esposizione a scaffale deve essere nuovamente sottoposto a processo di baking prima che abbia luogo la successiva rifusione.

In generale, un componente può sopportare al massimo tre riflussi di saldatura. Pertanto, quando nella produzione è necessario eseguire più di tre riflussi su MSD, è indispensabile completare adeguate ricerche e verifiche prima del riflusso.

Soluzioni di stoccaggio per MSD: armadio a secco e confezione a secco.

•Armadio essiccato

L’armadio di essiccazione può essere utilizzato per asciugare sia i componenti sia i materiali di imballaggio. Per ottenere un effetto di essiccazione accettabile, l’UR all’interno dell’armadio di essiccazione deve essere mantenuta a un livello non superiore al 5%, mentre la temperatura non deve superare i 30°C. I componenti possono essere esposti direttamente all’interno dell’armadio di essiccazione oppure sigillati in MBB. Le etichette devono essere mantenute sulla confezione dei componenti per tracciare con precisione il tempo di esposizione, al fine di determinare ulteriormente la vita utile residua a scaffale e a pavimento.

•Impasto secco

I componenti possono essere conservati con il metodo del dry pack. Per prima cosa, i componenti vengono inseriti all’interno di un MBB. In secondo luogo, inserire una quantità adeguata di essiccante e una HIC nel MBB. Si noti che la HIC non deve essere posizionata direttamente sopra l’essiccante, poiché ciò impedirebbe alla HIC di leggere accuratamente i corretti dati di umidità. In terzo luogo, premere il sacchetto in modo da espellere l’aria dal sacchetto. All’occorrenza si può utilizzare un aspiratore. In quarto luogo, sigillare l’MBB con una termosigillatrice. La sigillatura deve essere eseguita entro un grado accettabile. Una sigillatura eccessiva potrebbe portare allo strappo dei componenti, mentre una sigillatura insufficiente non può funzionare come dry pack. Infine, applicare un’etichetta all’esterno del dry pack contenente informazioni quali numero di parte, quantità, MSL, tempo di esposizione, floor time ecc. Un MBB ben confezionato deve essere mantenuto in condizioni ambientali ≤40°C/90% UR.

Entrambe le soluzioni di archiviazione presentano vantaggi e svantaggi propri, riassunti nella seguente tabella.

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