MSD: Moisture Sensitive Devices


Contapezzi componenti elettronici I componenti sensibili all'umidità (MSD) devono essere gestiti correttamente perchè "un singolo errore" su un vassoio o una bobina di componenti MSD "impatta negativamente l'intero lotto di produzione" su cui tali componenti verranno montati.
Infatti, i componenti elettronici (ad esempio QFP, BGA e TSOP...), inclusi i LED, come pure i circuiti stampati (PCB) tolti dalla confezione protettiva originale assorbono umidità dall'ambiente e all'atto della saldatura, la temperatura può generare pressione di  vapore al loro interno.
Il vapore sotto pressione, espandendosi velocemente durante il reflow, è causa di: rigonfiamenti (pop corn) con conseguenti microfenditure, delaminazioni interne, interruzioni elettriche o termiche oltre a potenziali corrosioni nel tempo.
Norme
Le principali norme che trattano la prevenzione e la soluzione dei problemi riguardanti l'umidità nei componenti sensibili all'umidità (MSD) sono:

J-STD-033 "Maneggiamento, imballaggio, spedizione e utilizzo di componenti MSD sensibili all'umidità durante il processo di rifusione"
I componenti MSD vengono classificati in livelli dal 2 al 6. Più il componente, durante il processo di saldatura, è sensibile all'umidità immagazzinata precedentemente, maggiore è il suo livello (MSL). La norma stabilisce come devono essere confezionati gli MSD ed in particolare stabilisce che per gli MSD dal livello MSL 2a al 5a è necessario un Dry-Pack formato da una busta barriera con striscia indicatrice di umidità (HIC) ed un elemento essiccante. Ogni componente estratto dal Dry-Pack ha a disposizione un periodo di tempo limitato (Floor Life) prima di poter essere saldato (con reflow). Superato questo tempo limite è necessario effettuare un essiccamento o bake del componente a 40°C, 90°C oppure 125°C.

IPC-1601 "Maneggiamento ed immagazzinamento dei PCB"
Fornisce indicazioni per come maneggiare, imballare, immagazzinare, le condizioni climatiche ambientali, e asciugare (baking) laminati e circuiti stampati (PCB) sia presso i costruttori che gli utilizzatori di PCB.


Armadi deumidificatori

Gli armadi deumidificatori sono intesi come "posti sicuri" dove stoccare temporanemente i componenti MSD rimossi dal loro Dry Pack originale.
La J-STD-033 infatti dice che al di sotto del 5% la Floor Life è infinita per cui gli MSD possono essere conservati indefinitivamente prima di saldarli.
Alcune versioni degli armadi deumidificatori prevedono la possibilità di effettuare il baking a 40°C dei componenti.
A questa temperatura i nastri e le bobine utilizzati per l'imballo non vengono danneggiati e possono essere successivamente inseriti nei caricatori delle pick & place senza problemi.

Forni per baking (o bake)

Il baking dei PCB secondo la norma IPC-1601 va indicativamente (in base a dimensioni, spessore e finitura superficiale del PCB) effettuato in un forno a ventilazione forzata ad una temperatura di 105-125°C per 4-6 ore.
Per il baking dei componenti MSD la norma J-STD-033 prevede tre temperature: 40°C, 90°C e 125°C. La durata dipende dal livello (MSL) del componente e dal tipo e spessore del package e nei casi estremi è di 79 giorni per il baking a 40°C, 10 giorni per il baking a 90°C e 96 ore per il baking a 125°C o comunque quanto serve per rispettare il MAMC (Maximum Acceptable Moisture Content ) secondo le specifiche peculiari dei singoli tipi di PCB.
Effettuare il baking significa ripristinare la Floor Life e per effettuarlo correttamente richiede un forno dotato di programmazione. Tutti i nostri forni sono dotati di temporizzatore, accensione programmata e datalogger (per la tracciabilità). In aggiunta possono anche eseguire dei cicli termici facilmente impostabili da PC. Questa funzione è utile per effettuare test termici o riscaldamento/raffreddamento di materiali con impostazione del gradiente di temperatura.

Dry Pack

Dopo aver estratto i componenti dall'imballo Dry-Pack e montato e saldato parte di essi, cosa conviene fare dei componenti non utilizzati? L'ideale sarebbe saldarli prima del termine della loro Floor Life.
In alternativa si possono immagazzinare dentro un armadio deumidificatore a RH < 5%, oppure possono essere reimbustati nuovamente in un Dry-Pack, come quello illustrato sopra.
Per sigillare la busta barriera e chiudere il Dry-Pack serve una termosaldatrice

 


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