Шкафы сухого хранения защитят от воздействия влаги электронные компоненты и материалы

Сталкивались ли вы когда-нибудь с дефектами, возникающими после пайки, такими как микротрещины в пластиковых корпусах (рис. 1), эффект «поп-корна» (рис. 2), разбрызгивание шариков припоя или плохая паяемость контактных площадок? Обычно эти дефекты чреваты сложным и дорогостоящим ремонтом, а при возникновении микротрещин корпусов речь идет о замене микросхем, цена которых зачастую составляет большую часть стоимости самой сборки.

Рис. 1. Микротрещины

Рис. 2. Эффект «поп-корна»

Разумеется, любые изъяны можно и нужно предотвращать. Но не менее важно найти причину их возникновения как можно раньше, до этапа пайки.

Дефекты пластиковых корпусов — эффект «поп-корна», микротрещины и другие возникают в результате несоблюдения необходимых условий хранения компонентов. Дело в том, что влага, содержащаяся в окружающей среде, путем диффузии попадает в негерметичный корпус электронных компонентов. Затем в процессе пайки оплавлением она испаряется, что приводит к высокому давлению внутри компонента и возникновению различных повреждений корпуса, обнаружить которые после выброса пара часто невозможно без демонтажа (рис. 3).

Рис. 3. Процесс появления микротрещин в корпусе ИМС

Рис. 4. Коррозия

В результате неправильного хранения также появляются дефекты металлических элементов (выводы компонентов, контактные площадки плат и прочее) — окисление, снижение паяемости, коррозия, обрывы разварки кристаллов и их отслоение от подложки в микросхемах (рис. 4).

В настоящее время на уровне международных и государственных стандартов разработан ряд мер по обеспечению оптимальных условий хранения радиоэлектронных компонентов и гигроскопичных материалов. Уровень чувствительности электронных компонентов к влажности (табл. 1) и полный перечень требований детально регламентирован в следующих стандартах:

• IPC/JEDEC J‑STD 033 С «Обращение, упаковка, транспортировка и использование компонентов, чувствительных к влаге и пайке методом оплавления»;
• IPC/JEDEC J‑STD‑020C «Классификация чувствительности к влажности/пайке для негерметичных твердотельных компонентов поверхностного монтажа»;
• EIA/IPC/JEDEC J‑STD‑075 «Классификация влагочувствительности компонентов, не относящихся к микросхемам»;
• IPC‑1601 «Обращение и хранение печатных плат»;
• ГОСТ 21493 «Изделия электронной техники. Требования по сохраняемости и методы испытаний»;
• ГОСТ 23216 «Хранение печатных плат».

Таким образом, после вскрытия сухой упаковки все электронные компоненты, находящиеся в ней, должны пройти процессы пайки оплавлением до истечения указанного времени пребывания в производстве. Если было превышено это время или температура/влажность окружающей среды, указанные в таблице 1, перед пайкой оплавлением компоненты необходимо высушить.

Методы безопасного хранения компонентов

Для предотвращения появления дефектов, вызванных повышенной влажностью, требуется проводить дополнительную сушку компонентов и плат или хранить компоненты в специальной среде с пониженной влажностью.

Одним из методов хранения компонентов является вакуумная упаковка элементов. Для этого требуется специальное оборудование — вакуумный упаковщик, дополнительные расходные материалы — антистатические пакеты, а также ответственный персонал. Кроме того, нужно отслеживать время нахождения компонентов вне герметичной упаковки.

Более надежный и экономичный метод хранения, который все чаще выбирают современные производители, — использование шкафов сухого хранения. Такие шкафы поддерживают низкий уровень влажности путем продувки сухим воздухом или азотом при температуре +(25 ±5) °C. Шкафы должны обладать способностью восстанавливать внутренний уровень влажности в течение 1 ч после открытия/закрытия дверцы. Нахождение компонентов в шкафу сухого хранения с относительной влажностью менее 5% приравнивается к хранению во влагозащитной упаковке.

Шкафы сухого хранения серии XDC (ESETech)

За последние годы уровень технологий поверхностного монтажа значительно вырос. Все больше предприятий создают современные грамотные производства, учитывая все нюансы работы с электронными модулями. В связи с этим наблюдается повышенный спрос на системы сухого хранения, которые являются неотъемлемой частью технологического процесса.

В то же время государственный курс на импортозамещение побуждает к поиску отечественных производителей оборудования, и мы рады представить надежные и экономичные системы сухого хранения серии XDC (ESETech, Россия). Шкафы изготовлены по запатентованной технологии SaveDry, обеспечивающей ультранизкие значения относительной влажности: до 1 RH% (±1%) в рабочем диапазоне 1–50 RH%. Качество и надежность оборудования подтверждается декларацией о соответствии, а уникальность конструкции — патентом на полезную модель (рис. 5).

Рис. 5. Патент на полезную модель № 154169

Конструктивные особенности исполнения шкафа сухого хранения XDC:

• Сварная конструкция.
• Класс защиты от внешних воздействий IP55 обеспечивается за счет герметизации стыковочных швов конструкции.
• Антистатическое (ESD) исполнение: корпус шкафа окрашен антистатической краской, сопротивление 1–10 МОм при напряжении 100 В.
• Автоматическая система поддержания заданного уровня влажности в рабочем объеме оборудования осуществляется в автоматическом режиме и реализована с использованием схемы управления на программируемом логическом контроллере, при этом контроллер отвечает требованиям по устойчивости к воздействию помех в соответствии с ГОСТ Р 51841 и ГОСТ Р 51522 для оборудования класса А.
• Влагопоглотитель — цеолит NaX, регенерируется автоматически, не требует замены.
• Вывод текущих параметров внутренней среды шкафа (влажность и температура), отображение сервисных режимов, а также управление и формирование исполнительных команд осуществляются на панели оператора.
• Шкафы серии XDC имеют возможность оснащения дополнительными функциями:
• Функция подачи инертных газов (в том числе азота) во внутреннюю среду оборудования.
• Возможность документирования текущих значений уровня температуры и влажности, вывод данных.

Благодаря широкому модельному ряду (табл. 2) системы сухого хранения серии XDC, применяемые в различных отраслях, способны удовлетворить производственные потребности как крупных, так и малых промышленных предприятий. Данные системы используются в приборостроении и радиоэлектронике (ЭРЭ, печатные платы), микроэлектронике и производстве полупроводниковой техники (кремниевые пластины, гигроскопичные материалы), при изготовлении точной механики (инструменты, части механизмов, измерительные приборы, эталоны веса) и оптических изделий (оптика, оптические зеркала, оптический инструмент, линзы, фильтры), в исследовательских и технологических центрах и лабораториях.

 Подводя итог, с уверенностью можно сказать, что шкафы сухого хранения стали неотъемлемой, а зачастую и обязательной составляющей производственных участков на современных промышленных предприятиях, где приходится работать с чувствительными к воздействию влаги электронными компонентами и материалами. Активное развитие и стремление к увеличению объемов выпуска изделий требует постоянного совершенствования производственной базы. Оптимальным решением данной задачи являются системы сухого хранения серии XDC (ESETech, Россия), сочетающие уникальность конструкции, надежность и экономичность.