Людмила Чуйкова, инженер-технолог I-й категории, ООО «Совтест АТЕ », lchuikova@sovtest.ru
Правильно выбранные условия хранения
материалов и компонентов, чувствительных к влаге,
помогут избежать многих технологических
дефектов, возникающих в процессе монтажа
изделий радиоэлектронной аппаратуры.
Технологи, работающие с электронными изделиями, знают, что влажность – один из наиболее опасных воздействующих климатических факторов. Нарушение условий хранения компонентов и материалов для производства изделий электроники – основная причина выпуска дефектной продукции и, как следствие, увеличения издержек в производстве.
Влажность способна вызвать различные механические повреждения радиоэлектронных изделий, например, коррозию внутренних слоев печатных плат, разбрызгивание припоя, нарушение паяемости, тепловой распад материалов, появление микротрещин в корпусе интегральных микросхем (ИМС), эффект попкорна и другие (рис. 1).
Рис.1(слева направо) Нарушение паяемости, коррозия внутренних слоев ПП, разбрызгивание припоя, эффект попкорна, микротрещина корпуса ИМС
Каким образом можно предотвратить появление на печатных платах вышеописанных дефектов?
Уже на протяжении шести лет компания «Совтест АТЕ» производит и поставляет автоматизированные системы сухого хранения Sovtest Dry Box (SDB), которые являются превосходной защитой от воздействия климатических факторов внешней среды.
Внутренняя среда систем сухого хранения Sovtest Dry Box обеспечивает отсутствие влаги при хранении электронных комплектующих, печатных плат, интегральных схем, полупроводников, что отвечает основным требованиям российских и международных промышленных стандартов, которые регламентируют общие технические условия хранения и эксплуатации изделий электроники.
Например, согласно международному стандарту IPC/JEDEC J-STD-020D все электронные компоненты в негерметичных корпусах подразделяются по степени чувствительности на 8 уровней (таб.1). Каждый уровень соответствует виду производства, т.е. условиям хранения, времени термообработки. Большинство ИМС и компонентов поверхностного монтажа должны быть использованы в течение 24 часов после их извлечения из герметичной упаковки.
Таблица 1. Уровни чувствительности электронных компонентов к влажности
|
Уровень |
Срок хранения после вскрытия упаковки при условиях ≤30°С/60%RH |
|
1 |
не ограничено при ≤30°С/85%RH |
|
2 |
365 дней |
|
2а |
28 дней |
|
3 |
7 дней |
|
4 |
3 дня |
|
5 |
2 дня |
|
5а |
1 день |
|
6 |
После вскрытия необходимо произвести пайку в течение времени, указанного на упаковке |
Рис. 2. Тумба сухого хранения
Рис.3 . Шкаф сухого хранения
Дополнительно при заниженном значении климатических факторов внешней среды в помещении и требованиях технологического процесса пайки в шкафах сухого хранения SDB можно установить опции поддержания температуры до + 40°С (рис. 4) и подачи азота (рис. 5), что обеспечит более комфортные условия хранения влагочувствительных изделий, вне зависимости от температуры окружающей среды, и снизит риск окисления изделий электроники.
Рис.4. Опция поддержания температуры
Рис.5. Опция автоматической подачи азота
- обеспечение влажности в заданном диапазоне (рис. 6);
- доступ к требуемым элементам в течение короткого времени;
- поддержание низкого уровня влажности при 25 ± 5°C;
- способность быстро восстанавливать внутренний уровень влажности после открывания/закрывания двери;
- поддержание внутреннего уровня влажности не более 10% относительной влажности для хранения неупакованных во влагонепроницаемый пакет компонентов поверхностного монтажа;
- хранение неупакованных во влагонепроницаемый пакет компонентов поверхностного монтажа согласно требованию по длительности атмосферной экспозиции (IPC/JEDEC J -STD-033С, табл. 7-1);
- поддержание внутреннего уровня влажности не более 5% относительной влажности для хранения неупакованных во влагонепроницаемый пакет компонентов поверхностного монтажа;
- поддержание внутреннего уровня влажности не более 5% относительной влажности для неограниченного срока хранения упакованных во влагонепроницаемый пакет компонентов поверхностного монтажа;
- обеспечение дополнительного цикла хранения компонентов с требуемыми режимами влажности и поддержанием температуры до + 40°C;
- проведение атмосферной экспозиции для компонентов различных классов чувствительности к влаге и воздействию окружающей среды;
- проведение сушки смонтированных и несмонтированных изделий поверхностного монтажа при температуре + 40°C и 5% относительной влажности (по справочным условиям IPC/JEDEC J -STD-033С, табл. 4-1);
- обеспечение дополнительного цикла хранения компонентов с требуемыми режимами влажности в среде азота.
Рис.6. Текущее значение заданной влажности
Компания «Совтест АТЕ» имеет многолетний опыт разработки, производства и продаж автоматических систем контроля влажности. Они являются превосходной альтернативой зарубежным аналогам и превосходят их в качестве и надежности. Немаловажным является и то, что шкафы сухого хранения SDB производства российской компании «Совтест АТЕ» относятся к категории оборудования импортозамещения.
С целью повышения удовлетворенности и лояльности клиентов специалисты «Совтест АТЕ» провели сравнительный анализ шкафов сухого хранения серии Sovtest Dry Box (образец №1) и аналога производства Юго-Восточной Азии Catec Dry 870EC (образец №2). Результаты исследования подтвердили высокую конкурентоспособность шкафов серии SDB по ряду параметров, в том числе и в отношении качественных и технических характеристик.
Исследования проводились по специально разработанной методике и предусматривали сравнение ряда основных функциональных особенностей и рабочих параметров образцов. Условия проведения испытаний: 25°C, Rh 60%.
Конструкция изделий
Оба образца выполнены в соответствии с требованиями, предъявляемыми к промышленному оборудованию. Однако, несмотря на то, что внешний вид и дизайн изделий идентичны (сварной стальной каркас), лакокрасочное покрытие у образца №2 нанесено неравномерно. Отличаются также материалы, использованные для изготовления внутренних узлов. Осушители образца №1 – цельнометаллические; корпуса осушителей образца №2 выполнены из пластмассы, что снижает срок службы и надежность изделия в ходе его эксплуатации.
По сравнению с системой контроля влажности серии Sovtest Dry Box, образец №2 имеет малоинформативную 2-цветную панель индикации. Кроме того, у него отсутствуют звуковой сигнализатор открытия дверей шкафа и световой сигнализатор режима работы шкафа.
Образец №1 оснащен эргономическими ручками-замками, предусмотрена возможность установки опорных ножек совместно или вместо колес.
Функциональные характеристики систем.
Полезный объем образца №1 составляет 989 л, в то время как для образца №2 этот показатель равен 870 л. Кроме того, в образце №2 осушители установлены внутри шкафа (рис. 7), поэтому полезный объем азиатского аналога значительно ниже, чем у шкафов сухого хранения компании «Совтест АТЕ» (рис. 8). Примечательно, что в технических параметрах этот факт не указан.
Рис.7. Размещение осушителей в образце №2
Рис.8. Размещение осушителей в образце №1
Согласно официальным техническим характеристикам рабочие значения относительной влажности внутри рабочего объема системы №1 и системы №2 поддерживаются в диапазонах 0-100% с точностью поддержания заданного значения [(0…100) + 2]% и 0-10% с точностью поддержания заданного значения [(0…10) + 2]% соответственно.
Во время испытаний представленные образцы были выведены в равные условия. Влажность внутри шкафов была доведена до состояния окружающей среды (25°C, Rh60%), после чего дверцы в шкафах были закрыты, шкаф включен, и задан порог влажности Rh 0%.
Проверка показала, что образец №1 полностью соответствует заявленным характеристикам (Rh0% ±Rh2%), чего нельзя сказать об образце №2. Фактическая влажность в шкафу производства «Совтест АТЕ», согласно показаниям внешнего поверенного устройства, достигла Rh0,75%, в то время как уровень влажности внутри аналога достиг отметки Rh3,6% при заявленном значении Rh0% ±Rh2%.
Дальнейшие исследования проводились с целью оценки динамических характеристик по определению времени выхода оборудования в рабочее состояние и по оценке точности поддержания заданных режимов.
Определение времени восстановления заданного порога влажности производилось при различных комбинациях открытия дверей шкафа. Динамические характеристики для обоих образцов имеют сходные показатели. На рис. 9 приведен график изменения уровня влажности в образце №1 после поочередного открытия дверей в различных комбинациях.
Рис.9. График изменения уровня влажности в образце №1 после поочередного открытия дверей в различных комбинациях
Оценка точности поддержания заданных параметров в течение длительного времени проводилась по результатам наблюдения обоих образцов в течение 5 рабочих дней. Образец № 1 показал большую стабильность поддержания заданных значений. В течение всего времени наблюдения после выхода в рабочее состояние влажность внутри шкафа поддерживалась с абсолютной погрешностью 1.48% (рис. 10). Что касается работы образца № 2, то здесь специалисты зафиксировали всплески значений влажности, превышающие заданное значение в несколько раз (рис. 11). Подобное явление было вызвано неуправляемым алгоритмом управления процессом осушения среды шкафа. В образце №1 реализован интеллектуальный алгоритм управления процессом осушения с обратной связью, что обеспечивает высокостабильную работу оборудования в заданных режимах.
Рис. 10. Образец №1, заданное значение Rh0%; измеренные значения: Rh min 0.75%, Rh max 1.48%
Рис. 11. Образец №2, заданное значение Rh1%; измеренные значения: Rh min 3.6%, Rh max 10.27%
В ходе исследований на ESD-защиту оба образца показали полное соответствие требованиям международных стандартов IEC (EN) 6340-5-1/2 по защите от электростатического разряда.
Эксплуатация систем
Проанализировав эксплуатационную документацию образцов №1 и №2, поставляемую вместе с оборудованием Заказчику, был сделан вывод, что шкаф сухого хранения компании «Совтест АТЕ» превосходит по информативности документацию аналогичной системы. Она включает в себя руководство по эксплуатации оборудования, паспорт, а также инструкцию по проверке технических характеристик оборудования.
На сегодняшний день на мировом рынке технологического оборудования представлен широкий спектр шкафов сухого хранения. Однако стоит отметить, что компания «Совтест АТЕ» – единственный российский производитель, поставляющий данное оборудование более 6 лет на предприятия России, в страны таможенного содружества и Балтии. Высокое качество систем сухого хранения производства «Совтест АТЕ» подтверждено рядом документов, таких как:
- Декларация соответствия Таможенного Союза
- Декларация качества
- Протокол проверки оборудования на соответствие требованиям международного стандарта IEC (EN) 6340-5-1/2 по защите от электростатического разряда
- Сертификат соответствия, выданный независимой лабораторией по результатам успешно пройденных испытаний, подтверждающих стабильность технологического процесса на производстве и гарантирующих высокое качество выпускаемой продукции на основании действующей конструкторской, технологической и нормативной документации.
- IPC/JEDEC J-STD-020D. Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices. Обращение, упаковка, транспортировка и использование компонентов поверхностного монтажа, чувствительных к влаге и пайка методом оплавления.
- IPC/JEDEC J -STD-033С. Handling, Packing, Shipping and Use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices. Установка, упаковка, транспортирование и применение чувствительных к влажности и оплавлению SMD компонентов.
Получите подробную информацию о технических характеристиках, ценах и условиях поставки оборудования, направив официальный запрос с сайта.