Хранение электронных компонентов: уровни MSL, floor life, BGA, QFN и SMD

Почему компоненты боятся влаги

Корпус микросхемы — пластиковый компаунд, а пластик проницаем для водяного пара. Влага медленно проникает внутрь и скапливается на границах слоёв: кристалл, подложка, компаунд. При пайке оплавлением корпус за секунды проходит через 240–260 °C. Вода превращается в пар, давление растёт, и корпус расслаивается — иногда с характерным треском («попкорн-эффект»), иногда без внешних признаков.

Особенно уязвимы корпуса с выводами снизу — BGA, QFN, LGA: паяные соединения скрыты, расслоение происходит внутри. Плата проходит визуальный и функциональный контроль и отказывает позже — под вибрацией, после перепадов температуры, уже у заказчика.

Уровни влагочувствительности MSL

Стандарт IPC/JEDEC J-STD-033 делит компоненты на уровни влагочувствительности (MSL) и для каждого задаёт допустимое время на воздухе после вскрытия влагобарьерной упаковки — floor life. Уровень указан на пакете и в документации компонента.

Время суммируется: если катушку вскрывали трижды по дню, у компонента MSL 3 ушло трое суток из семи.

Как шкаф сухого хранения останавливает отсчёт

По J-STD-033 хранение при влажности 5% RH и ниже приравнивается к хранению в запаянном влагобарьерном пакете: компонент не набирает влагу, и допустимое время на воздухе не расходуется. Поэтому для вскрытых компонентов высоких уровней выбирают шкаф с диапазоном 1–10% RH (у KADAMM — исполнение «А») и держат уставку не выше 5%.

Практический смысл — не нужно паять всю вскрытую упаковку за раз. Катушку снимают с установщика, возвращают в шкаф и дорасходуют в следующих партиях.

Условия хранения электронных компонентов на складе

Как хранить SMD-катушки и пеналы

• На каждой вскрытой упаковке пишут дату и время вскрытия — основа учёта floor life.
• Катушку, снятую с установщика, не несут на склад, а кладут в шкаф у линии: чем короче путь, тем меньше времени на воздухе.
• Катушки хранят вертикально на полке или в ложементе, не стопкой: так проще достать нужную и воздух проходит между ними.
• Индикатор влажности из пакета сохраняют — по нему видно, не набрал ли компонент влагу до вскрытия.
• Повреждённый влагобарьерный пакет приравнивают к вскрытому.

Если floor life вышел: просушка

Просроченный компонент ещё не брак: J-STD-033 предусматривает восстановительную просушку (bake). Режимы зависят от уровня MSL, толщины корпуса и упаковки: при высокой температуре просушка занимает часы, при низкой — дни. Но у неё есть цена:

• время — партия стоит, пока компоненты сушатся;
• не всякая упаковка выдерживает нагрев: катушки и пеналы из ряда материалов коробятся, компоненты приходится перекладывать в термостойкую тару;
• нагрев накапливается: у выводов растёт окисление, падает паяемость, число допустимых просушек ограничено.

Поэтому просушка — крайняя мера. Сухое хранение дешевле именно тем, что до неё не доводит.

Реболлинг и повторная пайка

Отдельный случай — BGA, снятые с плат, восстановленные, с перекатанными шариками. Нагрев они уже получили, а компаунд мог набрать влагу за время хранения после демонтажа. Для таких компонентов сухое хранение между операциями не пожелание, а условие: следующий нагрев может стать последним.

Участок SMT: как организовать сухое хранение

1. Входной контроль: проверка индикатора влажности в пакете, регистрация партии и уровня MSL.
2. Склад: запас в заводской упаковке — шкаф исполнения «Б».
3. У линии: вскрытые катушки — шкаф исполнения «А», чтобы вернуть катушку было делом секунд.
4. Между операциями: платы с открытыми площадками между монтажом сторон — «Б».
5. Трафареты и оснастка: та же камера, отдельная полка.

Из практики: шкафом, который стоит далеко от линии, не пользуются. Поэтому на участок чаще ставят два небольших шкафа, чем один большой. Все шкафы для электроники — в ESD-исполнении с подключённым заземлением.

Шкафы, ящики или система хранения

Для компонентов, которым не страшна влага, подходят обычные кассетницы, ящики и стеллажи — их ищут как «системы хранения электронных компонентов». Но ни ящик, ни стеллаж не остановят floor life. Для влагочувствительных корпусов нужна камера с контролируемой влажностью — шкаф сухого хранения. Как устроен шкаф и какой объём выбрать, разобрано в статье шкаф сухого хранения: что это и для чего нужен. Требования аудита к хранению — в статье хранение печатных плат и ЭРЭ.

Приёмка компонентов: чек-лист

Частые ошибки

• Катушку держат на установщике всю смену и больше. Время на воздухе уходит, даже если линия стоит.
• Вскрытые катушки несут на общий склад. Дорога и ожидание съедают floor life — шкаф должен стоять у линии.
• Не отмечают дату вскрытия. Потом невозможно понять, сколько времени осталось.
• Используют обычный, не ESD-шкаф. Компоненты защищены от влаги, но не от разряда.
• Просушивают «на всякий случай». Лишняя просушка тратит ресурс выводов и упаковки.

Хранение компонентов в ремонте и сервисе

В сервисе номенклатура широкая, а партии маленькие: десятки разных микросхем по нескольку штук. Здесь удобен настольный шкаф на 115 л или напольный на 160 л у рабочего места, исполнение «А». Снятые с плат BGA хранят отдельно от новых и обязательно в сухом режиме до повторной пайки.

Шкафы для хранения электронных компонентов KADAMM

KADAMM · ШСХ-115

шкаф сухого хранения ESD, 115 л, настольный

Объём	115 л
Формат	настольный

Особенности

• У линии SMT
• ESD
• Исполнение А

Перейти к товару →

KADAMM · ШСХ-160

шкаф сухого хранения ESD, 160 л, напольный

Объём	160 л
Полки	3

Особенности

• Участок пайки
• ESD
• Ролики

Перейти к товару →

KADAMM · ШСХ-435

шкаф сухого хранения ESD, 435 л, напольный, 2 секции

Объём	435 л
Секции	2

Особенности

• Под SMT-лотки
• ESD
• Глубина 570 мм

Перейти к товару →

KADAMM · ШСХ-870

шкаф сухого хранения ESD, 870 л, напольный, 4 секции

Объём	870 л
Секции	4

Особенности

• Склад ЭКБ
• ESD
• Под SMT-лотки

Перейти к товару →