Proces suszenia komponentów MSD (Moisture Sensitive Device).

Komponenty MSD absorbują parę poprzez swoją powierzchnię, która następnie dociera do ich materiału bazowego w procesie dyfuzji. Zjawisko to nabiera na znaczeniu w miarę postępu miniaturyzacji oraz upowszechniania zastosowań higroskopijnych opóźniaczy płomienia w płytkach PCB. Kiedy adsorpcja pary przekracza wartości krytyczne, podczas procesu lutowania wystąpią typowe techniczne problemy, związane z jej uwolnieniem. Problemy te obejmują takie zjawiska jak wewnętrzne rozwarstwienie półprzewodników, uszkodzenia wiązań czy tzw. popcorning. Do tej pory jej konieczność kontroli stopnia wilgotności była postrzegana jako problem dotyczący jedynie etapu montażu końcowego, lecz w istocie jest ona ważnym zadaniem w całym łańcuchu logistycznym. Na przestrzeni czasu, piece wygrzewające stały się integralną częścią wielu procesów produkcyjnych. Jednakże, rosnąca liczba producentów z sektorów motoryzacyjnego, lotniczego, medycznego czy telekomunikacyjnego postrzega to rozwiązanie jako niewystarczające. Wymagają oni wówczas stosowania zintegrowanego systemu zarządzania wilgotnością (Moisture Sensitive Management System), obejmującego producentów komponentów i ich dystrybutorów, jak również podobnie kompleksowego podejścia, jak do ochrony ESD. Proces suszenia Według normy IPC/JEDEC-J-STD-033B.1 wszystkie komponenty, należące do klas MSL od 2a do 5a, mogą być bezpiecznie przechowywane bez limitu czasowego w atmosferze zawierającej mniej niż 1.9g/m3 pary. Jeśli wilgotność powietrza maleje, różnica pomiędzy ciśnieniem pary będzie na tyle znaczna, iż pozwoli to molekułom wody przezwyciężyć siły adhezji i uwolnić się, co spowoduje wyschnięcie elementu. Wysoko efektywne systemy składowania mogą wytworzyć atmosferę o wilgotności 1-2% RH w temperaturze pokojowej oraz zawartości pary mniejszej niż 0.6g/m3 (tzw. ‘próżnia wilgotności’), co wymusza uwolnienie przyswojonej wcześniej wilgotności. Jako iż komponenty nie są wystawione na działanie wysokich temperatur, taki proces suszenia jest wyjątkowo łagodny i w konsekwencji unika się ryzyka związanego z oksydacją czy rozszerzeniem metalu. W celu skrócenia czasu przebiegu procesu suszenia, może on być wspomagany przez podwyższoną temperaturę, jednakże aby uniknąć problemów z oksydacją elementów, jest niezwykle ważne aby przebiegał on w warunkach ‘próżni wilgotności’. Nowe technologie oferowane przez Totech odpowiadają na popyt na niezawodne i efektywne systemy suszenia elementów, które mogą jednocześnie być integralną częścią procesu produkcji i redukować zapotrzebowanie na tradycyjne wygrzewanie elementów w wysokich temperaturach. Szafy adsorpcyjne o temperaturze grzania do 60°C Adsorpcja to proces, w którym cienka warstwa molekuł przywiera do powierzchni innej substancji. Struktura osuszacza powietrza typu ‘Zeolite’ działa w tego typu szafach na zasadzie sita usuwającego molekuły wody z powietrza. Seria XSD Adsorption Drying Cabinets umożliwia stosowanie procesu suszenia na wszystkie komponenty MSD od wygrzewania w 40°C, poprzez 50°C dla szpul i tub, aż do ogrzewania PCB do temperatury 60°C. Nowo opracowane szafy klimatyzacyjne mogą osuszać powietrze aż do poziomu 0.5% RH. Otwarcie drzwi powoduje wzrost wilgotności do poziomu 5%, a czas powrotu do poziomu 1% RH nie przekracza 300 sekund. Wszystkie parametry użytkowania szaf mogą być sterowane przez przyjazny interfejs użytkownika, natomiast moduły monitorujące w trybie ciągłym zbierają takie dane jak wilgotność, temperatura czy ilość otwarć drzwi. Systemy monitorujące wyposażone są błyskawicznie reagujące sensory, dające możliwość prowadzenia rzetelnych statystyk w ramach systemu Moisture Sensitive Management. Zapobieganie oksydacji w efekcie suchego przechowywania W ekstremalnie suchej atmosferze nie występuje zjawisko korozji. Istnieją dwa niezbędne warunki, aby zjawisko korozji mogło wystąpić: musi występować tzw. czynnik oksydacji oraz czynnik wody, działający jako elektrolit. W warunkach normalnej atmosfery, tlen zawarty w powietrzu to czynnik oksydacji, para wodna to elektrolit. Wartość graniczna, przy której wystąpi zjawisko oksydacji, w zależności od metalu czy też stopu, waha się od 40 do 70% RH. Oznacza to, iż w każdym metrze sześciennym atmosfery musi być zawarte więcej niż 8 gram pary. Wilgotność w suchych szafach adsorpcyjnych w temperaturze 60°C jest niższa niż 1.4g/m3, w temperaturze 40°C szafy zapewniają wilgotność na poziomie 0.5g/m3. W takich warunkach nie zachodzi reakcja katodowa, a w konsekwencji nie zachodzi proces oksydacji. Podsumowanie Przy zastosowaniu adsorpcyjnych szaf osuszających wszystkie komponenty MSD mogą być nie tylko bezpiecznie przechowywane, lecz także szybko i ‘delikatnie’ osuszane, bez stwarzania zagrożeń dla procesu produkcyjnego. Przechowywanie w suchej atmosferze oferuje jednocześnie optymalną ochronę antyoksydacyjną. Wysoko efektywne, nie wymagające obsługi osuszacze powietrza typu ‘Zeolite’ są jednocześnie urządzeniami proekologicznymi, zużywającymi niewielkie ilości energii i oferujące niski koszt obsługi. Autorem artykułu jest Wolfgang Werner z Totech Europe, Güglingen W poniedziałek 31 sierpnia 2009 na evertiq.pl zaprezentujemy zestawienie szaf do przechowywania komponentów MSD dostępnych na polskim rynku.