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Dispositivi sensibili all'umidità (MSD) sono uno dei rischi principali in Assemblaggio di PCBe il vapore acqueo presente in questi dispositivi può far sì che il PCBA suscettibile di fessurazione o delaminazione dopo saldatura a riflusso. Il controllo rigoroso dei dispositivi sensibili all'umidità è essenziale per garantire PCBA di alta qualità.
Quali sono i componenti sensibili all'umidità? Quali sono i livelli di sensibilità all'umidità e su quali standard? Come gestire e conservare i componenti sensibili all'umidità? Questa guida fornisce risposte dettagliate.
Che cos'è un dispositivo sensibile all'umidità?
Un dispositivo sensibile all'umidità (MSD) è un componente con imballaggi non ermetici (ad esempio, circuiti integrati incapsulati in plastica, BGA, QFN) che assorbono l'umidità ambientale.
Se sottoposta a processi di saldatura ad alta temperatura (ad esempio, reflow), l'umidità intrappolata vaporizza rapidamente, causando delaminazione interna, fessurazione o rottura dell'incollaggio, nota come "rottura". "effetto popcorn".
Esempi comuni di DMS
- BGA(Array a griglia di sfere)
- QFN (pacchetti Quad Flat senza piombo)
- PLCC (Portachip al piombo plastico)
- Condensatori ceramici multistrato (MLCC) con terminazioni in plastica
Impatto dei dispositivi sensibili all'umidità
L'umidità è uno degli elementi più importanti da evitare per la maggior parte dei settori industriali. I componenti colpiti dall'umidità durante l'assemblaggio dei PCB possono causare:
- Prodotti semilavorati come le cialde o i grani sono suscettibili all'umidità se lasciati aperti.
- Ossidazione può verificarsi nelle parti metalliche di connettori K-gold in fibra ottica, materiale del filo d'oro di collegamento e rame del leadframe, così come in altri dispositivi.
- Substrato PCB durante la rifusione, con conseguente formazione di schizzi di stagno.
- Circuiti integrati (compresi QFP/BGA/CSP) e altri componenti sono soggetti a ossidazione interna e cortocircuito durante lo stoccaggio, nonché microfessure interne e delaminazione durante la saldatura, con il risultato di un'immagine esterna fenomeno del "popcorn".
Livello di sensibilità all'umidità e standard
I componenti sono suddivisi in sei livelli in base alla loro sensibilità all'umidità e sono gestiti secondo gli standard.
| Standard | Organizzazione emittente | Ambito di applicazione principale | Applicazione primaria |
| J-STD-020E | IPC + JEDEC | Metodi di classificazione MSL (precondizionamento + profili di riflusso) | Assemblaggio di tutta l'elettronica |
| J-STD-033D | IPC + JEDEC | Procedure di manipolazione/stoccaggio/cottura MSD | Strutture SMT, OSAT |
| J-STD-075 | IPC | Classificazione dei componenti non MSD (Dispositivi sensibili alla temperatura) | Assemblaggio ad alta affidabilità |
| IEC 60749-28 | Commissione Elettrotecnica Internazionale | Test di sensibilità all'umidità dei semiconduttori | Conformità globale |
| AEC-Q100-004 | Consiglio dell'elettronica per autoveicoli | Requisiti MSD specifici per il settore automobilistico | Elettronica per autoveicoli |
| Livello MSL | Vita del pavimento (30°C/60% RH) | Requisiti di stoccaggio | Azione straordinaria | Componenti tipici |
| MSL 1 | Illimitato | Condizioni ambientali della stanza | Nessuno richiesto | Pacchetti in ceramica, a foro passante |
| MSL 2 | 1 anno | ≤30°C/60% RH | Recupero a secco | SOP, TSOP |
| MSL 3 | 168 ore (7 giorni) | Si consiglia di utilizzare un armadio asciutto (≤10% RH). | È richiesta la cottura al forno | QFP, TQFP |
| MSL 4 | 72 ore (3 giorni) | Armadio asciutto obbligatorio (≤5% RH) | Cottura obbligatoria | BGA a profilo sottile, LGA |
| MSL 5 | 48 ore (2 giorni) | Armadio a secco sotto vuoto (≤5% RH) | Cottura obbligatoria | BGA standard |
| MSL 5a | 72 ore (3 giorni) | Armadio a secco sotto vuoto (≤5% RH) | Cottura obbligatoria | BGA spessi (>1,4 mm) |
| MSL 6 | Etichetta Tempo* (ad esempio, 12 ore) | Utilizzare immediatamente dopo l'apertura | Pre-cottura obbligatoria | Fustelle ultrasottili (≤0,8 mm) |
Requisiti per la gestione dei DMS
Per garantire il corretto funzionamento dei componenti, un alto grado di pazienza e attenzione è necessario in tutte le fasi di trasporto, stoccaggio e utilizzo per gestire e controllare i DMS.
Identificazione dei DMS
Il primo passo è quello di determinare se il componente è sensibile all'umidità, attraverso esaminare l'imballaggio esterno e le etichette. È inoltre necessario determinare il livello di sensibilità all'umidità.
In arrivo Controllo del materiale
Al momento della ricezione dei materiali MSD, il magazzino materiali deve verificare la presenza di integrità del sacco (MBB), compresa la presenza di fori, fori di scalpello, strappi, fori di spillo e qualsiasi altra apertura che possa esporre l'interno.
Se ne sono stati trovati, fare riferimento allo stato visualizzato sul display di Scheda indicatore di temperatura e umidità (HIC) per decidere se fornire un feedback. Registrare la data di sigillatura come inizio del periodo di conservazione.
| Livello MSL | Cottura richiesta | Sacchetto con barriera anti-umidità | Essiccante | Etichetta MSL | Etichetta di attenzione |
| 1 | Opzionale | Opzionale | Opzionale | Opzionale | Non necessario a 220°C Richiesto a 235°C |
| 2 | Opzionale | Richiesto | Richiesto | Richiesto | Richiesto |
| 2a-5a | Richiesto | Richiesto | Richiesto | Richiesto | Richiesto |
| 6 | Opzionale | Opzionale | Opzionale | Richiesto | Richiesto |
Conservazione dei DMS
La conservazione dei dispositivi MSD è soggetta a una delle seguenti condizioni:
- Memorizzato in Sacchetti sottovuoto MBB con essiccante.
- Memorizzato in un essiccatore.
MSD temperatura e umidità di conservazione del dispositivo:
- Temperatura dell'officina 23℃±5℃, umidità 40%-75%RH;
- Temperatura del magazzino 23℃±5℃, umidità 30%-70%RH.
Nota:
- I dispositivi MSD vengono presi solo nelle quantità necessarie per la produzione alla volta.
- Prendeteli non appena vengono utilizzati, quindi chiudete rapidamente il sacchetto a prova di umidità o riponeteli in una scatola asciutta.
- Dispositivi MSD rimanenti all'interno 8 ore devono essere sigillati sotto vuoto o collocati in una scatola asciutta con l'HIC e l'essiccante. Se l'esposizione supera la durata di conservazione, devono essere essiccati.
- Etichettate i pallet o i sacchi per la registrazione dello stoccaggio e la gestione della tracciabilità.
- Confermare il secchezza dei dispositivi MSD prima dell'uso e, se necessario, asciugarli.
- Indossare dispositivi e guanti antistatici quando si prelevano e si posizionano i dispositivi MSD.
Requisiti per la cottura
A seconda dell'esposizione, i componenti MSD necessitano di diversi gradi di cottura e smaltimento quando vengono disimballati:
Regole di recupero post-esposizione MSD
| Condizione | Livelli MSL | Metodo di recupero | Parametri critici |
| Esposizione senza umidità (≤30min a ≤30°C/60% RH) | Tutti i livelli | Conservare in un armadietto asciutto (≤5% RH) o richiudere con l'essiccante originale | Essiccante riutilizzabile se esposto ≤30min |
| Esposizione ≤12H | 2, 3, 4 | Tempo di attesa per la ri-essiccazione = 5× tempo di esposizione | Armadio a secco: ≤10% RH Sacchetto di essiccante: Nuovo essiccante |
| Esposizione ≤Durata del pavimento | 2, 2a, 3 | Conservare in un armadio asciutto ≤10% RH. | Pausa dell'orologio di esposizione (Tempo azzerato dopo la memorizzazione) |
| Esposizione ≤8H | 5, 5a | Tempo di attesa per la ri-essiccazione = 10× tempo di esposizione | Cabina di essiccazione: ≤5% RH Post-essiccazione: Azzeramento dell'orologio di esposizione |
| Requisiti per la cottura | Tutti i livelli | Seguire l'etichetta di attenzione del sacchetto originale | Predefinito: 125°C/24h (per J-STD-033 §7.2) |
- Per la rilavorazione MSD si raccomanda l'uso di un riscaldamento locale, il controllo della temperatura superficiale del dispositivo all'interno di 200 ℃.
- Se la temperatura del dispositivo supera i 200 ℃ e la durata del pavimento è superiore a quella specificata, prima di dover cuocere il PCBA.
Analisi dei guasti di saldatura dei dispositivi sensibili all'umidità
Guasto dovuto alla sensibilità all'umidità si verifica principalmente durante il processo di saldatura a riflusso. Questo perché la temperatura del dispositivo è quasi uguale alla temperatura di saldatura. Di conseguenza, l'umidità si espande drasticamente e può provocare la delaminazione del dispositivo, l'assottigliamento dei conduttori o addirittura la rottura.
Cercate di verificare questi motivi quando si verificano i problemi:
- L'umidità può infiltrarsi nella superficie del chip lungo l'interfaccia pin-plastica a causa della La scarsa aderenza del materiale plastico ai perni metallici.
- Poiché la plastica è non una sostanza densaL'umidità della plastica si infiltra con il tempo direttamente nella superficie del truciolo.
- Il materiale utilizzato per confezionare i chip è troppo sottile e insufficientee l'umidità viene assorbita facilmente.
- Prima che il gadget venga inserito nella confezione sigillata, può essere cottura troppo lunga o a una temperatura troppo bassa.
- L'infiltrazione di umidità si verifica quando la chiusura del sacco è inadeguata o rotta.
- Per una serie di motivi, il dispositivo non è consumato dopo essere stato disimballatonon viene prontamente sigillato nella confezione asciutta e viene rimontato senza essere asciugato.
- L'umidità nel magazzino o nell'officina di produzione supera lo standard, o il dispositivo è esposto all'aria per un periodo superiore al tempo di conservazione ambientale specificato nella tabella dei livelli MSL dopo il disimballaggio del sacchetto.
- C'è tempo di preriscaldamento insufficiente o temperatura di riflusso troppo alta prima della saldatura a riflusso.
Conclusione
I dispositivi sensibili all'umidità sono assassini silenziosi nell'assemblaggio dei circuiti stampati, invisibili fino a quando le fessure di rifusione non ne rivelano i danni. Collaborare con un produttore affidabile può ridurre il rischio di rilavorazioni e ottenere prodotti PCBA di alta qualità. Scegliere PCB ELE e lo farete:
- ✔️ Voi ridurre i costi di rilavorazione fino a 37%
- ✔️ Estendere la durata di conservazione dei componenti attraverso l'immagazzinamento conforme a J-STD-033
- ✔️ Eliminare i guasti latenti sul campo nel settore automobilistico/medicale PCBA
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