絕大部分電子產品都要求在乾燥條件下作業和存放,據統計,全球每年有1/4以上的工業製造不良品與潮濕的危害有關,對於電子工業,潮濕的危害已經成為產品質量控制的主要因素之一,所以,不管是成品還是零件,都需要存放於【珍藏箱】電子防潮箱,讓電子零件處於乾燥的條件下,才能完好和保存。
電子產品的失效,有60%-70%是元器件失效造成的,而元器件失效中,有30%左右是元器件潮濕敏感問題引起的。
潮濕對電子元器件的危害,已成為一項非常嚴峻的事情,隨著潮濕敏感性元器件使用,諸如薄的密間距元件和球柵陣列,這個問題就越嚴重,對電子產品的存放提出了嚴重的挑戰。
為了更好地防止潮濕對電子元器件造成危害,建議電子元器件生產廠家使用【珍藏箱】電子防潮箱對濕度進行調控。
1、集成電路:潮濕對半導體產業的危害主要表現在潮濕能透過IC塑料封裝和從引腳等縫隙侵入IC內部,產生IC吸濕現象。
在SMT過程的加熱環節中,進入IC內部的潮氣受熱膨脹形成水蒸氣,產生的壓力導致IC樹脂封裝開裂,並使IC器件內部金屬氧化,導致產品故障,此外,當器件在PCB板的焊接過程中,因水蒸氣壓力的釋放,亦會導致虛焊。
根據IPC-M190 J-STD-033標準,在高濕空氣環境暴露後的SMD元件,必須將其放置在30%RH濕度以下的【珍藏箱】電子防潮箱中放置暴露時間的10倍時間,才能恢復元件的“車間壽命”,避免報廢,保障安全。
2、液晶器件:液晶顯示螢幕等液晶器件的玻璃基板和偏光片、濾鏡片在生產過程中雖然要進行清洗烘乾,但待其降溫後仍然會受潮氣的影響,降低產品的合格率,因此在清洗烘乾後應存放於40%RH以下的乾燥環境中。
3、其它電子器件如:電容器、陶瓷器件、接插件、開關件、焊錫、PCB、晶體、矽晶片、石英振盪器、SMT膠、電極材料粘合劑、電子漿料、高亮度器件等,均會受到潮濕的危害,最好利用【珍藏箱】電子防潮箱保存。
4、作業過程中的電子器件:封裝中的半成品到下一工序之間、PCB 封裝前以及封裝後到通電之間、拆封後但尚未使用完的IC、BGA、PCB等,等待錫爐焊接的器件、烘烤完畢待回溫的器件、尚未包裝的產成品等,均會受到潮濕的危害,為了避免潮濕的危害,建議存放於【珍藏箱】電子防潮箱。
5、成品電子整機在倉儲過程中亦會受到潮濕的危害。
如在高濕度環境下存儲時間過長,將導致故障發生,對於計算機闆卡CPU等會使金手指氧化導致接觸不良發生故障。
潮濕不僅對人體健康有危害同時潮濕對電子產品也有很大的影響,如STM、IC、LED、SMD、LCD、PCB等,應當使用【珍藏箱】電子防潮箱保存。
由於潮濕敏感性組件使用的增加,諸如薄的密間距組件(fine-pitch device)和球柵陣列(BGA, ball grid array),使得對這個失效機制的關注也增加了,當組件暴露在回流焊接期間升高的溫度環境下,陷於塑料的表面貼裝組件(SMD, surface mount device)內部的潮濕會產生足夠的蒸氣壓力損傷或毀壞組件。
在回流焊過程中,元件將經歷一個溫度迅速變化的過程,其內部如果吸收有濕氣就會轉變為過熱蒸氣,蒸氣壓的突變將導致封裝發生膨脹。
其表現形式主要有以下幾點:
1.組件在晶芯處產生裂縫。
2.IC 集成電路及其它元器件在存放時內部氧化短路。
3.引線被拉細甚至破裂。
4.回流焊接期間器件內部產生脫層,塑料從芯片或引腳框上的內部分離(脫層)。
5.線捆接損傷、芯片損傷。
6.最嚴重的情況就是元件鼓脹和爆裂(叫做“爆米花”效益)。
IPC -美國電子工業聯合會制訂和發布了IPC-M-109,潮濕敏感性組件標準和指引手冊,它包括以下七個文件:
IPC/JEDEC J-STD-020塑料集成電路(IC)SMD的潮濕/回流敏感性分類
IPC/JEDEC J-STD-033潮濕/回流敏感性SMD的處理、包裝、裝運和使用標準
IPC/JEDEC J-STD-035非氣密性封裝組件的聲學顯微鏡檢查方法
IPC-9501用於評估電子組件(預處理的IC組件)的印刷線路板(PWB, printed wiring board)的裝配工藝過程的模擬方法
IPC-9502電子組件的PWB裝配焊接工藝指南
IPC-9503非IC組件的潮濕敏感性分類
IPC-9504評估非IC組件(預處理的非IC組件)的裝配工藝過程模擬方法
原來的潮濕敏感性組件的文件,IPC-SM-786,潮濕/回流敏感性IC的檢定與處理程序,不再使用了。
IPC/JEDEC J-STD-020定義了潮濕敏感性組件,即由潮濕可透材料諸如塑料所製造的非氣密性包裝的分類程序,該程序包括暴露在回流焊接溫度接著詳細的視覺檢查、掃描聲學顯微圖像、截面和電氣測試等,測試結果是基於組件的體溫,因為塑料模是主要的關注。
標準的回流溫度是220°C+5°C/-0°C,但是回流試驗發現,當這個溫度設定為大量組件的電路板的時候,小量組件可達到235°C,如果可能出現更高的溫度,比如可能出現小量與大量組件的情況,那麼推薦用235°C的回流溫度來作評估,可使用對流為主、紅外為主或汽相回流設備,只要它可達到按照J-STD-020的所希望的回流溫度曲線。
下面列出了八種潮濕分級和車間壽命(floor life),有關保溫時間標準的詳情,請參閱J-STD-020。
1級-小於或等於30°C/85% RH 無限車間壽命
2級-小於或等於30°C/60% RH 一年車間壽命
2a級-小於或等於30°C/60% RH 四周車間壽命
3級-小於或等於30°C/60% RH 168小時車間壽命
4級-小於或等於30°C/60% RH 72小時車間壽命
5級-小於或等於30°C/60% RH 48小時車間壽命
5a級-小於或等於30°C/60% RH 24小時車間壽命
6級-小於或等於30°C/60% RH 72小時車間壽命
(對於6級,組件使用之前必須經過烘焙,並且必須在潮濕敏感注意標貼上所規定的時間限定內回流。)
增重(weight-gain)分析(參閱J-STD-020)確定一個估計的車間壽命,而失重(weight-loss)分析確定需要用來去掉過多組件潮濕的烘焙時間,J-STD-033提供有關烘焙溫度與時間的詳細資料,IPC/JEDEC J-STD-033提供處理、包裝、裝運和烘焙潮濕敏感性組件的推薦方法。
重點是在包裝和防止潮濕吸收上面-烘焙或去濕應該是過多暴露發生之後使用的最終辦法,乾燥包裝涉及將潮濕敏感性組件與去濕劑、濕度指示卡和潮濕敏感注意標貼一起密封在防潮袋內,標貼含有有關特定溫度與濕度範圍內的貨架壽命、包裝體的峰值溫度(220°C或235°C)、開袋之後的暴露時間、關於何時要求烘焙的詳細情況、烘焙程序、以及袋的密封日期。
1級:裝袋之前乾燥是可選的,裝袋與去濕劑是可選的、標貼是不要求的,除非組件分類到235°C的回流溫度。
2級:裝袋之前乾燥是可選的,裝袋與去濕劑是要求的、標貼是要求的。
2a ~ 5a級:裝袋之前乾燥是要求的,裝袋與去濕劑是要求的、標貼是要求的。
6級:裝袋之前乾燥是可選的,裝袋與去濕劑是可選的、標貼是要求的
組件乾燥使用室溫去濕。
室溫去濕:可用於那些暴露在30°C/85% RH條件下少於8小時的組件,使用標準的乾燥包裝方法或者一個可以維持25°C±5°C、濕度低於30%RH的【珍藏箱】電子防潮箱。
您知道【微量濕氣】對電子組件、電路板等品質有多大的影響嗎?
晶元或晶粒半成品上產過程中從防潮袋取出後由於【微量濕氣】造成【微氧化】,另外如TFT-LCD玻璃基板在堆疊存放受到品【微量濕氣】產生【微氧化】,以至於之後製造過程出現【組件曲翹】、【爆裂】、【爆板】、【組件接腳焊接不良】等狀況。
光纖K金接頭、Bomding金線材料、Leadframe銅材、手機觸控面板鍍銀接點及其它各種物料、組件的金屬部份,容易受到【微量濕氣】影響,造成表面不易觀察看出的【微氧化】狀況。
IC(包括QFP/BGA/CSP/PLCC/)積體電路及其他被動組件存放時內部微氧化造成短路,在焊接時構裝體曲翹與PCB接點接觸不良,內部微裂、分離脫層、外部發生爆裂,俗稱【爆米花現象】。
另外還有由於回流焊過程中組件兩端接在焊盤上,而另一端則翹立,這種現象稱為【曼哈頓現象】或【立碑現象Tomb stone】。
由於被污染了銀球的BGA,或是因使用烘烤除濕,溫度而使BGA锡球產生氧化,以及其他各種原因的綜合而引起的【枕頭效應Head-in-Pillow】現象,這些影響成品、半成品品質的關鍵因素,絕大部分都是因為【微量濕氣】。
LED與IC、PC板結合,設計出各種下游應用產品(如廣告牌、燈具、手機、螢幕、手電筒、各種新式照明等),其工廠(自己或發包)的倉庫SMT生產線的待料區的LED、IC、PC板需放入【珍藏箱】電子防潮箱,防止微量吸濕,在高溫過錫爐水蒸氣膨脹,產生焊接不完全問題。
此外IDC亦可廣泛用於其它電子業的上游晶圓存放,中游的IC、電路設計、封裝、SMT組裝的IC存放,到下游的所有電子產品(消費、軍用、車用、科技用等)的電路板、維修IC及數以萬計的各種特殊電子零件,物料存放,解決許多品質不良,可靠度不佳等惱人問題。
事實上,一旦零件已經暴露一定時間(超過一小時),吸收的濕氣將保留在包裝內,向中央界面擴散,可能產生危害,分類為5級(通常48小時生產壽命)的PLCC在只暴露16小時之後接著乾燥保存70小時實際上仍然超過關鍵的潮濕水平,不管怎樣,將元件放入【珍藏箱】電子防潮箱保存還是一個好方法。
越乾燥的環境將減慢濕氣吸收的過程,如果零件留在乾燥環境足夠的時間,過程將反過來,零件將開始重新乾燥,還有如果暴露時間有限,夾帶的潮氣將在相對短的時間裡去掉,IPC/JEDEC標準規定對於暴露時間少於8小時的零件在乾燥環境持續5倍的時間,可以將暴露時間重置為零。
利用最短暴露時間的原則,一些裝配製造商已經採用少量發放MSD的方法,準備的數量剛好夠八小時裝配的,如果任何零件在該限定之前還有,通過充分的利用【珍藏箱】電子防潮箱作乾燥保存,還可以將零件帶回乾燥條件。
潮敏失效是塑料封裝表貼器件在高溫焊接工藝中表現出來的特殊的失效現象,造成此類問題的原因是器件內部的潮氣膨脹後使得芯片發生損壞。
封裝的膨脹程度取決於下列因素:塑料組成成分、實際吸收濕氣的數量、溫度、加熱速度以及塑料的厚度,當由此引起的壓力超過塑料化合物的彎曲強度時,封裝就可能會裂開,或至少在界面間產生分層。
潮濕敏感元件產生危害的原理
要控制MSD,首先要考慮的就是器件的正確標識。
在MSD暴露在大氣中的過程中,大氣中的水分會通過擴散滲透到濕度敏感器件的封裝材料內部,當器件經過貼片貼裝到PCB上以後,要流到回流焊爐內進行回流焊接,在回流區,整個器件要在183度以上30-90s左右,最高溫度可能在210-235度。(無鉛焊接的峰值會更高,在245度左右)
在回流區的高溫作用下,器件內部的水分會快速膨脹,器件的不同材料之間的配合會失去調節,各種連接則會產生不良變化,從而導致器件剝離分層或者爆裂,於是器件的電氣性能受到影響或者破壞,破壞程度嚴重者,器件外觀變形、出現裂縫等。
像ESD破壞一樣,大多數情況下,肉眼是看不出來這些變化的,而且在測試過程中,MSD也不會表現為完全失效,通常,物料從貼片機上拆下以後,在再次使用以前,會一直存放在乾燥的環境裡,比如【珍藏箱】電子防潮箱。
保存半成品的電子元件最佳的方法是保存在【珍藏箱】電子防潮箱內!
綜上所述,濕度是企業產品質量的致命敵人,【珍藏箱】電子防潮箱,更省電、省錢、安全、有效、便利、全方位解決電子業以上所以問題,而且非常好用、耐用。
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