reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© ilya shahau dreamstime.com Technologie | 16 maja 2016

Przyczyny powstawania efektu popcorningu

Nasz portal jest Patronem Medialnym seminarium 'Lutowanie i zabezpieczanie modu艂贸w elektronicznych' a defekt popcorning'u stanowi jeden z problem贸w omawianych na planowanym wydarzeniu.
Sk膮d si臋 bierze problem popcorningu?



Rysunek 2: Przyk艂ady efektu popcorningu.


Rysunek 3:Przyk艂ad delaminacji PCB w efekcie popcorningu.
Materia艂y, z kt贸rych wykonane s膮 obudowy komponent贸w 鈥 zwykle s膮 to r贸偶nego rodzaju epoksydy - maj膮 tendencje do gromadzenia wilgoci, wykazuj膮 wyra藕ne w艂a艣ciwo艣ci higroskopijne. Je偶eli zostanie przekroczony okre艣lony, krytyczny poziom nagromadzenia wilgoci wewn膮trz obudowy komponentu, w efekcie gwa艂townego uwalniania rozgrzanych gaz贸w, mo偶e on ulec uszkodzeniu podczas procesu lutowania.

Wraz z upowszechnianiem si臋 proces贸w lutowania bezo艂owiowego, ro艣nie te偶 ryzyko wyst膮pienia efektu popcorningu. W czasie procesu lead free temperatura mo偶e osi膮ga膰 nawet do 260潞C, nie bez znaczenia jest r贸wnie偶, i偶 warto艣膰 maksymalna bywa osi膮gana stosunkowo szybko. Wysoka temperatura wraz z 鈥歡wa艂townym鈥 przebiegiem procesu mo偶e uniemo偶liwi膰 艂agodne odparowanie nagromadzonych opar贸w gaz贸w i swojego rodzaju 鈥歸ybuch鈥: w procesie bezo艂owiowym ci艣nienie wewn膮trz obudowy komponentu mo偶e by膰 nawet 3 razy wy偶sze, ni偶 mia艂o to miejsce w przypadku proces贸w o艂owiowych.

Skutki popcorningu

Wysoka temperatura prowadzi do gromadzenia si臋 opar贸w wewn膮trz, wzrostu ci艣nienia oraz rozwarstwiania si臋 poszczeg贸lnych element贸w obudowy komponentu. Dalej, po osi膮gni臋ciu krytycznego punktu, wyznaczanego przez elastyczno艣膰 mechaniczn膮 element贸w obudowy, opary uwalniaj膮 sie gwa艂townie w swoistej eksplozji, niszcz膮cej komponent.

Poprzez powsta艂e w obudowie p臋kni臋cia, pozosta艂a cz臋艣膰 nagromadzonej wilgoci mo偶e przedosta膰 si臋 na zewn膮trz i dodatkowo uszkodzi膰 komponent. Sprzyja to de laminacji substratu czy niepo偶膮danej oksydacji pad贸w. Innym zagro偶eniem jest przesuni臋cie si臋 komponentu w efekcie wybuchu.

Wizualne efekty popcorningu s膮 niejednokrotnie bardzo trudne do wychwycenia. W efekcie, popcorning mo偶e prowadzi膰 do d艂ugotrwa艂ego powtarzania si臋 b艂臋du i wysokich strat produkcyjnych. Przyk艂adem s膮 komponentu BGA, kt贸rych rozwarstwienie nast臋puje cz臋sto ku spodniej cz臋艣ci komponentu.

Rysunek 1: Komponenty BGA maj膮 tendencje do powstawania uszkodze艅 po ich spodniej stronie.


Standardy MSD

Problemy zwi膮zane z post臋powaniem z komponentami MSD opisane s膮 w nast臋puj膮cych normach:
鈥 IPC/JEDEC J- STD 033C rev. 01/2012
鈥 IPC/JEDEC STANDARD FOR HANDLING, PACKING, SHIPPING, AND USE OF MOISTURE/REFLOW SENSITIVE SURFACE-MOUNT DEVICES
鈥 IPC-1601 rev. 08/2010


Rysunek 4: Klasyfikacja komponent贸w MSD.


Rysunek 5. Przyk艂ad naklejki opakowania zbiorczego komponent贸w z informacjami MSD.

Alternatywne metody przeciwdzia艂ania popcorningowi

W przesz艂o艣ci bardzo popularn膮 metod膮 pozbywania si臋 wilgoci by艂o wygrzewanie (baking) komponentu przed procesem monta偶u. Typow膮 temperatur膮 wygrzewania by艂o 125掳C, a proces ten potrafi艂 trwa膰 nawet do tygodnia. Ze wzgl臋du na wysokie zu偶ycie energii i czasu, spos贸b by艂 wysoce nieefektywny, r贸wnie偶 pod wzgl臋dem finansowym. Obecnie wci膮偶 stosuje si臋 wygrzewanie, jednak jedynie komponent贸w opisanych w normie IPC/JEDEC J- STD 033C (鈮5% RH, max.95掳C).

Wady wygrzewania komponent贸w:
鈥 Urz膮dzenia do wygrzewania s膮 kosztowne i maj膮 ograniczone moce przerobowe
鈥 Wygrzewanie mo偶e prowadzi膰 do pogorszenia sie w艂a艣ciwo艣ci lutowalno艣ci komponentu a tak偶e do niepo偶膮danej oksydacji powierzchni
鈥 Wysoka temperatura jest czynnikiem u艂atwiaj膮cym wzrost warstw intermetalicznych
鈥 Wybrane komponenty nie mog膮 by膰 poddawane dzia艂aniu temperatury przekraczaj膮cej 60掳C, a inne 鈥 przyk艂adowo baterie czy wy艣wietlacze 鈥 w og贸le nie mog膮 by膰 wygrzewane

Innym powszechnie stosowanym rozwi膮zaniem jest przechowywanie komponent贸w w atmosferze azotu. Nale偶y jednak zauwa偶y膰, i偶 ponownie jest to proces drogi ze wzgl臋du na konieczno艣膰 u偶ycia idealnie czystego gazu, a tak偶e wysokie ceny urz膮dze艅 do przechowywania oraz instalacji gazowej.

Stosuje si臋 r贸wnie偶 pakowanie pr贸偶niowe w torebki MBB (Moisture Barrier Bag). Nale偶y podkre艣li膰 niskie inwestycje pocz膮tkowe, jakich poniesienie jest konieczne przy wyborze tego rozwi膮zania. Do wad nale偶y jednak zaliczy膰 du偶膮 czasoch艂onno艣膰 tego rozwi膮zania oraz stosunkowo wysokie koszty eksploatacyjne.

Ze wzgl臋du na wady opisanych wy偶ej sposob贸w radzenia sobie z zagro偶eniem ze strony MSD, obecnie najbardziej rozpowszechnion膮 metod膮 jest przechowywanie komponent贸w w szafach klimatycznych, w warunkach minimalnej lub zerowej wilgotno艣ci. Umo偶liwia to 艂agodne pozbycie si臋 wilgoci z komponentu oraz zapobiega powstawaniu defektu popcorningu.

Artyku艂 opublikowano dzi臋ki uprzejmo艣ci firmy C.H.Erbsloeh, organizatora seminarium 'Lutowanie i zabezpieczanie modu艂贸w elektronicznych'. Po wi臋cej informacji na temat seminarium kliknij tutaj.

Opracowanie na podstawie materia艂贸w udost臋pnionych przez 漏 MP Dry Cabinets.
reklama
reklama
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
December 05 2018 15:01 V11.10.4-1