Что учитывать при заказе влагочувствительных микросхем

Микросхемы в пластиковых корпусах поглощают влагу из воздуха. При пайке оплавлением она вскипает внутри корпуса, и давление пара расслаивает компаунд или отрывает выводы от кристалла. Дефект часто не виден снаружи и проявляется отказом уже в изделии. Чтобы этого не происходило, компоненты классифицируют по чувствительности к влаге, поставляют в герметичной упаковке и ограничивают время нахождения на воздухе до пайки.

Разберём, как обозначается уровень чувствительности, сколько компонент может находиться вскрытым, когда требуется сушка, как организуется хранение и что указать в заявке на поставку электронных компонентов.

Как обозначается чувствительность к влаге

• Уровень чувствительности. Классификация по стандарту JEDEC J-STD-020 в сочетании с J-STD-033. Обозначается номером от 1 до 6: чем выше номер, тем меньше времени компонент может находиться вне герметичной упаковки.
• Уровень 1. Ограничений по времени нахождения на воздухе нет при обычных условиях цеха. Такие компоненты поставляются без герметичной упаковки.
• Уровни 2 и 2a. Допустимое время на воздухе — год и четыре недели соответственно. Наиболее распространённая группа для корпусов среднего размера.
• Уровень 3. Одна неделя. Типичен для корпусов с малым шагом выводов и для матричных корпусов.
• Уровни 4, 5 и 5a. От 72 до 24 часов. Тонкие корпуса, компоненты с большой площадью кристалла относительно корпуса.
• Уровень 6. Компонент подлежит сушке непосредственно перед сборкой и должен быть спаян в течение указанного на упаковке срока.

Как устроена упаковка

• Герметичный пакет. Многослойный барьерный материал, запаянный по контуру. Целостность пакета — основной признак сохранности партии.
• Осушитель. Пакеты с влагопоглотителем внутри, число единиц рассчитывается по объёму упаковки.
• Индикатор влажности. Карточка с полями, меняющими цвет. Считывается сразу после вскрытия: показания определяют, требуется ли сушка до сборки.
• Маркировка. На пакете указывают уровень чувствительности, допустимое время на воздухе, дату запайки и условия сушки.
• Внутренняя тара. Лента на катушке, пеналы или поддоны. Повторная запайка выполняется в исходной таре, а не в произвольном пакете.
• Защита от разряда. Барьерный материал одновременно защищает от статического электричества, поэтому вскрытая партия хранится в антистатической таре.

Сколько времени компонент может быть вскрыт

Время отсчитывается от вскрытия пакета при условиях цеха не выше 30 °C и 60 % относительной влажности. Отсчёт останавливается при возврате компонентов в сухой шкаф или в запаянный пакет с осушителем.

Сушка и её последствия

• Режимы. Указываются на упаковке: как правило, 125 °C в течение суток или низкотемпературный режим при 40–90 °C в сухом шкафу — дольше, но безопаснее для тары.
• Совместимость тары. Ленты на катушках и пластиковые пеналы не выдерживают 125 °C. Компоненты либо перекладывают в термостойкие поддоны, либо сушат по низкотемпературному режиму.
• Влияние на выводы. Каждая термическая обработка расходует ресурс покрытия выводов. Многократная сушка одной партии ухудшает паяемость.
• Хранение после сушки. Высушенная партия немедленно передаётся в производство или помещается в сухой шкаф. Оставленная на воздухе, она набирает влагу заново.
• Учёт. На вскрытые партии заводится запись с датой вскрытия и накопленным временем на воздухе. Без учёта определить состояние партии невозможно.

Организация хранения

• Сухие шкафы. Поддерживают относительную влажность на уровне единиц процентов. Основной способ хранения вскрытых партий; при хранении в шкафу отсчёт времени на воздухе не идёт.
• Повторная запайка. Остаток партии запаивается с новым осушителем и новой индикаторной карточкой, на пакет наносится накопленное время.
• Условия помещения. Температура и влажность в зоне хранения и сборки контролируются: при влажности выше 60 % допустимое время сокращается.
• Срок годности упаковки. Запаянный пакет сохраняет свойства ограниченное время — обычно год от даты запайки. По истечении срока показания индикатора проверяются перед использованием.
• Раздельное хранение. Компоненты разных уровней чувствительности хранят раздельно, чтобы не применять к партии более мягкий режим, чем требуется.
• Работа с остатками. Для мелкосерийного производства практичнее заказывать количество, кратное расходу на сборку, чем многократно вскрывать и запаивать одну катушку.

Что указать в заявке

• Точные обозначения компонентов и требуемое количество.
• Требования к таре: катушка, часть катушки, пеналы, поддоны.
• Допустимость поставки в перезапаянной упаковке.
• Требование к сроку от даты запайки на момент поставки.
• Наличие сухих шкафов и печи для сушки на вашем производстве.
• Планируемую дату сборки: от неё зависит, нужна ли поставка в герметичной упаковке или допустимо иное.
• Требования к сопроводительным документам на партию.

Частые вопросы

Как понять, требуется ли сушка после вскрытия? По индикаторной карточке в пакете и по накопленному времени на воздухе. Если карточка показывает превышение или время вышло, партия сушится по режиму, указанному на упаковке.

Можно ли паять компонент, если пакет был повреждён при перевозке? Нет, без проверки. Повреждённый пакет означает неизвестное время воздействия влаги, поэтому партия сушится перед сборкой.

Сколько раз допустимо сушить одну партию? Число обработок ограничивается: каждая термическая обработка ухудшает паяемость выводов. Практическое правило — не более двух-трёх раз по низкотемпературному режиму.

Обязателен ли сухой шкаф на мелкосерийном производстве? При работе с уровнями 3 и выше — да, иначе остаток партии приходится сушить перед каждой сборкой. Для уровней 1 и 2 достаточно нормальных условий помещения.

Влияет ли уровень чувствительности на выбор компонента? Косвенно. При равных характеристиках корпус с меньшей чувствительностью проще в производстве. Если выбор определяется схемой, требования к хранению закладываются в организацию участка.

Что делать с давно лежащими на складе компонентами? Проверить целостность упаковки, дату запайки и показания индикатора. При истёкшем сроке упаковки партия сушится и проверяется на паяемость до запуска в сборку.

Что мы делаем

Подбираем компоненты по обозначениям и аналогам, поставляем в требуемой таре с герметичной упаковкой, осушителем и индикаторной карточкой, указываем уровень чувствительности и дату запайки в документах на партию, комплектуем поставку под конкретную дату сборки. Работаем как с общей номенклатурой электронных компонентов, так и с фирменными решениями Crystal по силовой и специальной электронике.

Пришлите перечень компонентов, требования к таре и планируемую дату сборки на micro@tkasiatorg.ru — подберём позиции, укажем уровень чувствительности по каждой и согласуем упаковку и срок поставки.