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针对MSD所用防潮箱选型要点

针对MSD所用防潮箱选型要点
1、 防潮箱的应用和选型不当存在的问题
潮湿气体会透过封装材料及元器件的接合面进入到IC器件的内部,造成内部电路氧化腐蚀短路,以及组焊接过程中的高温会使进入IC内部的潮湿气体受热膨胀产生压力,使塑料从芯片或引脚框上的内部分离(脱层)、线捆接损伤、芯片损伤、内部裂纹和延伸到元件表面的裂纹,甚至发生元件鼓胀和爆裂,又称为“爆米花”,这将导致组装件返修甚至报废。更为重要的是那些看不见的、潜在的缺陷会溶入到产品中去,使产品的可靠性出现问题。其它IC类电子元件,大都也存在潮湿的危害问题。
潮湿对电子元器件的危害,已成为一项非常严峻的事情,随着潮湿敏感性元件使用的增加,诸如薄的密间距元件和球栅阵列,这个问题就越严重,对电子产品的品管提出了严重的挑战。
为此,美国电子工业联合会(IPC)和电子元件焊接工程协会(JEDEC)之间共同研究制定和发布了 IPC-M-109,潮湿敏感性元件标准和指引手册,对电子产品的防潮除湿问题提出和制定了标准,并成为全球电子工业遵循的标准。
在IPC-M-109中的IPC/JEDEC J-STD-033潮湿/回流敏感性SMD的处理、包装、装运和使用标准中,对在在潮湿空气之中暴露过的IC,制定了将其放置在RH10%干燥箱中,放置暴露时间10倍的时间,以恢复IC寿命的规定。于是各电子企业纷纷计划购买能将箱内湿度控制在RH10%以下的常温自动干燥箱(又称干燥柜、电子干燥箱等名称)。因此对这种产品的选型问题,就提上了桌面。
 由于常温自动干燥箱属新兴产品,一般用户对其情况不了解,而易被产品的价格和外观等表面现象左右,或易受推销者的诱导,因此在选型上往往难以正确选取。事实上国内各地已有不少用户在购买后经使用感到产品不尽如人意,并集中表现在以下几个方面:
(1)除湿时间长。从RH70-80%左右的室内湿度将到RH10%以下快的要8-12小时以上,慢的3-5天,甚至10天半月,有的就始终湿度下不来。
(2)当达到RH10%以后,一旦开门取放物品,室内高湿度空气进入箱内,干燥箱却并不能立即开始除湿,而是要经过长达约2小时以上的不除湿的“预运行”后,才开始除湿,运行一段时间后又进入不除湿的“预运行”阶段,如此反复,经长时间的除湿才能又降到RH10%。这对用户的使用极不方便。迫于无奈,有些用户只有调整生产节奏来适应干燥箱的节奏,或者只有不常用的才放进去作为存储型使用,或购买多台干燥箱来解决。而对于想将干燥箱做工具使用的用户,就达不到购买目的。
(3)产品寿命和可靠性问题。有些产品短的才使用几个月,长的使用两三年就陆续出现不除湿的故障。而有些产品使用已长达10年以上,却仍然工作正常没有故障。
(4)抗静电问题。有些产品无抗静电措施,导致IC受静电损坏。根据上述问题存在的原因,有必要对常温自动干燥箱这类产品的结构进行分析,找出问题的所在,为用户产品选型提供科学的决策依据。
2、常温自动干燥箱的结构和种类
目前,称为“电子干燥柜”、“电子干燥箱”“防潮箱”等名称的常温自动干燥箱,其除湿原理有制冷式和水分物理分解排除式两大类。其中,制冷式干燥箱采用半导体制冷片通过将空气中的水分冷凝结露后排除。由于制冷式干燥箱不能将湿度降到IPC/JEDECJ-STD-033标准所规定的RH10%以下,而且受环境温度影响大,25度以下效果开始变差,一旦温度低于16度,冷凝器结冰,失去除湿功效,基本上因此不在本文讨论之例。
符合IPC/JEDECJ-STD-033标准的常温自动干燥箱选型的要点
(1)根据用途要求选型
由于间隙除湿式产品的除湿速度较慢,虽然能下到RH10%,符合IPC/JEDECJ-STD-033标准的要求。但实际上比较适合不常开门的存储型用户使用。如研究实验部门等不是每天必须开门取放物品的用户。
对于车间等将干燥箱作为工具型使用,每天多次开门的用户,使用间隙除湿式产品就存在问题:即使采用6小时能将湿度降下来的产品,但由于用户并不是空箱使用,而是装有IC等物品,这些物品内吸收的湿气不断被抽出,相当于不断向箱内加湿,况且,环境湿度也可能在升高在变化之中,因此降下来的时间就会更长,可能是8小时,或者10小时,根据物品种类和数量不等。因此,按8小时工作制**就过去了,根本不能再次开门取放物品,并且好不容易刚降下来,一开门取放物品就立即进入不除湿的“预运行”状态,然后又等8小时之后才能下来。但是,按IPC/JEDECJ-STD-033标准的要求, 对于潮湿敏感水平为5-5a级的SMD器件,防湿包装拆开后如暴露在小于或等于30°C/60%RH环境下,例如20分钟,则要将其放入湿度为10%RH的常温干燥箱中,干燥200分钟,也就是约3个半小时的除湿保管时间,才可以恢复原来的寿命。如果防湿包装拆开后暴露空气环境湿度高于RH60%,例如是RH70-80%环境下,则放入干燥箱恢复寿命的时间还要大大延长。否则就不能保证产品质量。因此,恢复一次IC寿命的时间,从放进干燥箱“预运行”开始到达到RH10%,并维持满足IC寿命恢复的干燥存储时间长度结束,整个过程要在十多个小时甚至二十个小时以上。显然,这不能满足车间生产的需要。至于那些除湿时间要长达三、五天,甚至十天半月的,就更不能使用了。因此,作为车间工具型的使用,间隙除湿式产品并非好的选择。
(2)根据可靠性要求选型
长期存储型使用的干燥箱,由于开门取放物品的次数少,一旦箱内湿度降到用户设定控制值后,便长时间不再启动,这对排潮门驱动的动力源的耐久性相应较低。而对于工具型使用的用户,此外,选型中还应考虑生产厂家本身情况:历史悠久的厂家工艺成熟,质量稳定,多年不垮,说明市场承认接受了他。而对那些“赶水”效仿,搞别人的产品拆开学作,往往是知其然不知其所以然。这种产品的工艺未必成熟,质量未必可靠,产品未必就被市场接受,往往搞两年投诉不断销售受阻就垮掉了。例如江苏昆山某台资公司生产的“博士门”牌干燥箱,搞了两三年就垮了。而某真空器件单位买了数台该公司的大型干燥箱,现已先后出现故障,干燥箱不能除湿的情况。但该公司又关门了,求修无门,投资打了水漂。笔者就替曾今购买过该品牌的用户维修过几次。因此生产厂家本身情况,也应该作为可靠性内容之一来考虑。
(3)根据防静电的要求选型
静电对电子器件的危害已众所周知。环境湿度越低,静电危害越大。因此在RH10%以下的超低湿干燥环境中取放IC,必需购买不锈钢箱体产品或购买箱体喷有抗静电涂料的产品。此外,箱体还应有静电泻放接地锣柱。
(4)根据控制精度的要求选型
1)采用MCU控制的全数字电路产品,采用电子式湿度传感器和数码湿度表,设定数值有掉电记忆功能等。特征是用户设置箱内湿度是采用“+”“-”键或“上”“下”键的方式,每按一下,设定值增减1%,这种产品控制可靠性和精度较传统的机械挂表式的高出一截。
2)以模拟电路为主,有部分数字电路的混合电路产品。采用电子式湿度传感器和数码湿度表,但无MCU,存储器等。特征是用户设置箱内湿度是采用多个发光二极管分段显示,按一下设置键跳一个发光二极管发亮,表示箱内湿度设置增加或减少10%,不能按1%湿度值为单位进行连续设置。这种产品不能**设置,控制可靠性和精度都不如采用MCU控制的产品。
4、结论
(1)存储型使用或不经常开门取放物品条件下使用,可选择间隙除湿式的机型;
(2)工具型使用应选择氮气柜;
(3)对于ESD有要求或存放条件小于20%RH的,必须选择箱体经抗静电涂料喷涂并有静电泻放接地锣柱的产品,或不锈钢箱体产品。
(4)在MCU全自动控制的全数字电路产品与以模拟电路与数字电路的混合电路产品之间,选择前者。
(5)其它有些花梢功能,可有可无。
(6)不同厂家产品的横向价格比较,一定要在相同结构的产品之间进行比较,而不能以不同结构的产品之间来进行比较。也不宜以价格为主要取向。购买产品的根本目的是为了满足使用目的,而不是纯粹为了“便宜”,很多时候保管的用品价值远远大于防潮箱本身的价值,所以满足使用要求,能长期可靠地使用,可能才符合对于用户的*大利益。