Упаковка чувствительных к влаге электронных компонентов
Пластиковые корпуса интегральных микросхем поглощают влагу из окружающей среды. Гигроскопичность – стандартная характеристика материалов, кроме того, влага под корпусом ИС может попадать в места выхода выводов ИС из-под корпуса.
Влажность внутри может или увеличиваться, или уменьшаться, в зависимости относительной влажности (RH) окружающей среды.
Анализ изменения веса используется для определения времени, необходимого корпусу ИС для достижения насыщения влагой, или времени, необходимого для её удаления. Эта информация используется для указания максимального времени воздействия и минимального времени для осушки конкретной ИС.
Влага внутри корпуса ИС превращается в пар, когда микросхема подвергается нагреву в процессе оплавления и/или пайки волной припоя, которые являются обычными при сборке печатных плат (ПП). Возникающее в результате пара давление может вызвать растрескивание корпуса – явление, которые называется эффект «попкорна».
Тестирование на чувствительность к влаге
Чувствительность корпуса ИС к повреждению, вызванному влагой, зависит от многих факторов, включая комнатную температуру, относительную влажность и конструкцию корпуса. Корпуса для поверхностного монтажа более восприимчивы к повреждениям из-за воздействия влаги, чем их аналоги, устанавливаемые в отверстия, поскольку корпуса ИС для поверхностного монтажа обычно подвергаются более высоким температурам при пайке. DIP компоненты обычно больше по размеру и, следовательно, механически прочнее.
Продукты TI для поверхностного монтажа тестируются на чувствительность к влаге с использованием процедур, описанных в EIA / JEDEC A112-A и EIA / JEDEC A113-B. Уровни с 1 по 6 JEDEC определяют относительные уровни чувствительности к влаге. Уровень 1 означает упаковку, нечувствительную к влаге. Любой корпус ИС, обозначенный уровнем 2 или выше, требует удаления влаги путем термообработки или вакуумная упаковка для защиты во время транспортировки. Транспортные контейнеры маркируются в соответствии с классификацией чувствительности продукта к влаге (см. Маркировка чувствительности к влаге). Процесс осушки корпуса и маркировки обсуждаются в следующих разделах.
ВНИМАНИЕ: запрещается помещать во влагозащищенный пакет поглощающие влагу материалы (пеналы, поддоны, коробки) без предварительной сушки.
DIP корпуса, произведенные TI, не тестируются в соответствии со стандартами JESD 22-A112-A или JESD 22-A113-A. DIP компоненты не подвергаются высоким температурам благодаря волне припоя, что нельзя сказать о CHIP компонентах.
Корпуса ИС, производства TI, предназначенные для DIP монтажа считаются нечувствительными к влаге.
Чувствительный к влаге корпус ИС (уровень 2 или выше) перед пайкой или хранением не должен иметь влаги. Обычно для этого применяют процесс осушки (в течение 24 часов при температуре 125 ° C ± 5 ° C). Время осушки может варьироваться в зависимости от типа корпуса.
ВНИМАНИЕ: сушка ИС может вызвать окисление или увеличение содержания интерметаллидов на контактах, что может привести к проблемам при пайке изделий на печатную плату. Пайка накладывает ограничения на время и температуру сушки изделий.
Для хранения электронных компонентов чувствительных к влаге и не упакованных во влагозащитные пакеты могут применяться шкафы сухого хранения. Шкаф сухого хранения – такой шкаф, в котором низкий уровень влажности поддерживается продувкой сухого воздуха или азотом при комнатной температуре 25 ±5°С (без применения нагрева). Такие шкафы должны обеспечивать время восстановления внутреннего уровня влажности не более 1 (одного) часа после открытия двери.
В шкафах сухого хранения, которые способные поддерживать внутренний уровень влажности не более 10%, можно хранить электронные компоненты без применения влагозащитных пакетов. Однако не стоит приравнивать такие шкафы сухого хранения к влагозащитной упаковке, время хранения электронных компонентов в таких шкафах ограничено типом и толщиной корпуса, а также уровнем чувствительности к влаге ИС.
Шкафы сухого хранения с ультранизкими значениями относительной влажности (не более 5%) могут быть приравнены к влагозащитной упаковке и срок хранения ИС в таких шкафах не ограничен. При применении шкафа сухого хранения производства MekkoTechnologies (Великобритания) со значением влажности не более 3%, как правило влага с поверхности ИС удаляется за 2 часа, а из-под корпуса ИС не более чем за 24 часа. Применение таких шкафов позволяет не только долгое время хранить компоненты, не подвергая их влаге, но и извлекать влагу из-под корпуса ИС, не подвергая их нагреву и не расходуя электроэнергию.
Упаковка чувствительных к влаге ИС (сухая упаковка)
Процесс осушки заключается в термообработке корпуса для снижения влажности до уровня, не превышающего 0,05% по весу. Затем изделия, вместе с влагопоглотителем, помещаются во влагозащитный пакет, чтобы поддерживать влажность внутри пакета на уровне < 20% относительной влажности. Каждый продукт помечен как чувствительный к влаге с указанием необходимых мер предосторожности при обращении с продуктом. В таблице 1 показан срок хранения после вскрытия упаковки для различных уровней чувствительности корпуса к влаге.
Таблица 1. Срок хранения после вскрытия упаковки для различных уровней чувствительности корпусов к влаге
Стандартные методы упаковки
Для стандартного метода упаковки необходимо:
- Стик-контейнер (транспортный контейнер), паллета, лента в катушке
- Влагопоглотитель (силикагель)
- Влагозащитный пакет
- Этикетки [этикетка с идентификатором влажности (MSID), этикетка с предостережением на упаковке]
- Индикатор влажности
Примеры упаковки чувствительных компонентов паллеты и ленты в катушке показаны на рисунках 1 и 2.
Рисунок 1. Паллеты с ИС и герметичный влагозащитный пакет (верхний рисунок), Вскрытый пакет с катушкой (нижний рисунок)
Рисунок 2. Пример упаковки катушки в сухой упаковки и внешняя упаковка
Маркировка упаковки чувствительной к влаге
Упаковки, содержащие чувствительные к влаге контейнеры, маркированы, как показано на рисунках 3 и 4.
Рисунок 3. Этикетка с идентификатором чувствительности к влаге (MSID)
Этикетка MSID наклеивается снаружи промежуточной упаковки рядом с этикеткой со штрихкодом TI. Эта этикетка указывает на то, что внутри находятся чувствительные к влаге компоненты.
Этикетка с предупреждением о чувствительности к влаге (см. Рис. 4) прикреплена к катушке и на внешней стороне запечатанного влагозащитного пакета. Эта этикетка содержит подробную информацию, относящуюся к элементу (уровень чувствительности к влаге, срок хранения после вскрытия упаковки и т. д.).
Рисунок 4. Этикетка с предупреждением о чувствительности к влаге
Предупреждение
Здесь содержатся компоненты, чувствительные к влаге
- Расчётный срок годности в герметичной упаковке: 12 месяцев при < 40 C и < 90% относительной влажности (RH)
- Максимальная допустимая температура корпуса компонента _________ С
- После вскрытия упаковки, компоненты, которые будут подвергаться пайке, оплавлению или другой термообработке должны:
- а) установлены в течение: ______часов; требуемые условия £ 30 С/ 60%
- б) хранение возможно при соблюдении следующих условий: < 10% RH
- Требуется осушка компонентов перед монтажом, если:
- а) Индикатор влажности показывает > 10% при температуре 23 ± 5 С
- б) Не соблюдены условия 3а или 3б
- Если осушка компонентов требуется, то компоненты должны быть осушены в течение 48 часов при температуре 125 ± 5
Примечание: если устройство не может подвергаться воздействию высоких температур или требуется сократить время осушки, ознакомьтесь в данном случае с документом IPC/JEDEC J-STD-033.
Дата упаковки:__________________
Примечание: уровень температуры и температура компонента определяется IPC/JEDEC J-STD-020.
Индикатор влажности (см. Рисунок 5) помещается в герметичный влагозащитный пакет. Индикатор влажности должен содержать не менее 3-х цветных точек с чувствительностью 5, 10 и 60% относительной влажности.
Рисунок 5. Индикатор влажности
Для сухой упаковки или упаковки под вакуумом применяются специальные устройства – вакуумные упаковщики. Некоторые вакуумные упаковщики имеют такую опцию, как осушка пакетов инертным газом (например, азотом) перед их запайкой. Проконсультируйтесь со специалистом НПО ДиОД перед выбором оборудования и материалов для сухой упаковки.
