湿気に敏感なデバイスの効果的な保管および取り扱い方法

表面実装デバイスパッケージに関しては、透過性のある包装材料は、プラスチックであれ金属であれ、空気中の水分を吸収します。パッケージがはんだリフローの急激な高温にさらされるときPCB組立工程湿気は急速に膨張して部品を損傷させます。損傷は、パッケージのひび割れや／または層間剥離のように目に見える場合もあれば、内部で発生し外からは見えない場合もあります。いずれの場合でも、製品は故障しやすくなり、その品質と信頼性が脅かされます。MSD（Moisture Sensitive Devices：湿気感受性デバイス）は、IC、LED、さらにはコネクタであることもあります。これらは歩留まりと信頼性の向上を最終的に保証するために、特別な保管および取り扱い方法を必要とします。

用語と定義

湿気に敏感なデバイスの保管および取り扱い方法に関する導入と説明に加えて、残りの記事の内容を正確に理解するためには、MSD に付随する以下の専門用語についても確認しておくことが重要です。
•バーコードラベルこれは、幅や間隔の異なる平行バーで構成されたコードで情報を含む、メーカーのラベルを指します。製品を説明する情報には、部品番号、数量、ロット情報、サプライヤー識別情報、および耐湿レベル（MSL）が含まれます。
•キャリア・キャリアとは、トレイ、チューブ、テーピングリールなどのコンポーネントを収容するための容器のことです。
•乾燥剤・比較的低い範囲内で周囲の相対湿度（RH）を維持するために用いられる、吸湿性を有する一種の材料。
•フロアライフこれは、防湿袋を開封した後、工場環境（≤30°C/60%）にさらされたMSDがリフローはんだ付けされるまでの最長時間を示します。
•メーカー規定露光時間（MET）・メーカーは、ベーキング完了からパッケージ封止までの最長露出時間を規定しており、これを MET とする。この用語は、真空パッケージ開封から再封止までの MSD の露出時間にも適用される。
•防湿バリア袋（MBB）これは湿気に敏感なデバイスを梱包し、水蒸気が袋の中に浸透するのを防ぐために使用されます。
•賞味期限・それは、MSD を密封された MBB 内に保管できる期間です。
•湿度インジケーターカード（HIC）・HICは化学製品から作られたカードで、RH（相対湿度）の感度レベルを測定するために使用されます。表示されたRH値を超えると、対応するドットの色が青からピンクに変化します。乾燥剤とともにHICを防湿袋の内部に入れることで、内部のMSDの湿度レベルを判定します。

手順

本来の応用に先立ってPCB組立特にはんだリフローにおいて、MSD は湿度による不具合を効果的に回避するため、検査および乾燥に関して複雑かつ専門的な手順を経る必要があります。
ステップ1：MBB を開封する前に受入品質検査を実施してください。これは、MBB が問題を受けていないかどうかを外観から確認する必要がある一方で、MSD の MSL、フロアライフ、および袋のシール日付を確認して、適切な取り扱い方法を判断しなければならないためです。
ステップ2：MBB を開封し、HIC を確認してください。HIC に表示されている相対湿度（RH）を超えている場合は、MSL およびパッケージタイプに準拠した時間と温度でベーキングを実施する必要があります。部品の保存寿命が超過している場合、それらは不良として扱い、メーカーまたは販売代理店に返品する必要があります。
ステップ3ベーキング処理を行ったMSDは、その湿度の影響を確認するために再検査する必要があります。依然として高い湿度の影響を受けている場合は、二度目のベーキングを検討しなければなりません。

受入品質検査

MSD を含む MBB を受け取ったらすぐに、穴、えぐれ、破れ、突き刺し痕、開口部がないことを確認するため、まず外観検査を実施する必要があります。これらすべての欠陥は、部品または MBB の内層が露出する原因となる可能性があります。もし不運にも、内部部品が露出しており、かつ HIC が規定値超過を示している MBB に穴が見つかった場合は、実際の使用に供する前に部品のベーキングを行わなければなりません。

その後、MBB 内に梱包された MSD の残りの保存期間を簡単に把握するために、注意表示ラベルまたはバーコードラベルに印字された袋の封緘日を確認する必要があります。標準的な MSD の最小保存期間は、封緘日から少なくとも 12 か月です。

MSD は、レベル 1 からレベル 6 までの異なる湿度感受性レベル（MSL）に基づいて互いに異なります。以下の表は、それぞれの MSL に対応する MSD のフロアライフを示しています。

したがって、コンポーネントの露出時間は、MSL の要求に従って厳密に管理し、総フロアライフが使い切られていないことを保証するために、あらゆる生産ロットについて記録を慎重に保持する必要があります。 それにもかかわらず、工場内の湿度または温度が既定の周囲条件（≤30°C/60% RH）を超える場合、表に記載された規定は適用できません。 以下の表は IPC/JEDEC J-STD-033B.1 から抜粋したもので、異なるパッケージタイプの MSD について、さまざまな MSL、温度および相対湿度（RH）条件下でのフロアライフを示しています。

∞ は、指定された条件下で許容される無期限の曝露時間を表します。

リフロー

MBB を開封した時点で、フロアライフのカウントダウンが開始されます。 一度 MBB が開封されると、内部に含まれるすべての SMD パッケージは、規定されたフロアライフ内に、はんだリフローで使用し終えなければなりません。

リフロー温度は慎重に設定する必要があり、SMDパッケージの注意ラベルに記載されている定格温度値を超えてはなりません。一部のSMDパッケージは、複数回のはんだリフローを行う必要があります。部品が何回はんだリフローを受ける必要がある場合でも、最後のリフローを行う前に、湿気に敏感なSMDパッケージがフロアライフを超過していないことを必ず確認しなければなりません。フロアライフ超過が判明した部品は、次のリフローを行う前に再度ベーキングを行う必要があります。

一般的に、部品は最大で3回までのリフローはんだ付けに耐えることができます。したがって、製造工程で MSD に対して3回を超えるリフローを行う必要がある場合は、リフロー前に十分な調査と確認を行う必要があります。

MSD向け保管ソリューション：ドライキャビネットとドライパック。

•防湿庫

ドライキャビネットは、部品および包装材料の乾燥の両方に使用することができます。許容できる乾燥効果を得るためには、ドライキャビネット内部の相対湿度（RH）を5％以下、温度を30°C以下に維持する必要があります。部品はドライキャビネット内で直接露出させることも、MBB（防湿バッグ）に封入した状態で保管することもできます。部品の正確な露出時間を追跡し、残りのフロアライフおよびシェルフライフを算出できるよう、ラベルは部品の包装に貼付したままにしておく必要があります。

•ドライパック

コンポーネントはドライパック方式で保管することができます。 まず、コンポーネントを MBB の内部に入れます。 次に、適切な量の乾燥剤と HIC を MBB に入れます。このとき、HIC を乾燥剤の真上に直接置いてはいけません。そうすると、HIC が正確な湿度データを読み取れなくなるためです。 三番目に、袋の中の空気を追い出すように袋を押します。必要に応じて真空装置を使用してもかまいません。 四番目に、ヒートシーラーを用いて MBB をシールします。シールは許容範囲内の強さで行う必要があります。シールが強すぎるとコンポーネントが破損する可能性があり、逆にシールが不十分だとドライパックとして機能しません。 最後に、品番、数量、MSL、露出時間、フロアタイムなどの情報を記載したラベルをドライパックの外側に貼り付けます。 適切に梱包された MBB は、40°C 以下／90%RH 以下の環境条件で保管する必要があります。

両方のストレージソリューションにはそれぞれ長所と短所があり、以下の表にまとめられています。

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