Отправить заявку
Каталог
Шкафы сухого хранения — Kadamm

Как влага влияет на электронные компоненты — инфографика

Наглядно: механизмы повреждения влагой, «popcorn-эффект», уровни MSL по J-STD-020, floor life и правило ≤5% RH.

Экспертный материал bbrc.ru

Коротко: что делает влага

Влага из воздуха проникает в пластиковые корпуса микросхем, оседает на выводах и оптике, впитывается гигроскопичными материалами. Видимых изменений почти нет — но при пайке или в эксплуатации это оборачивается браком. Ниже — наглядно, какие механизмы работают и как их отсекает шкаф сухого хранения.

168 ч
floor life MSL 3
24 ч
floor life MSL 5a
≤5%
RH = эквивалент MBB
260°
C пик пайки, где рвёт корпус
Как устроен шкаф сухого хранения
5% RH · 23°CВлага снаруживнутрь не проникаетвлага отводитсянаружу при регенерацииESD-корпусIEC 61340-5-1Электронный гигрометрвлажность и температураЗакалённое стекло 3,2 ммобзор без открыванияРегулируемые полкиантистатическое покрытиеЗамокконтроль доступаОсушающий модульадсорбция, без расходниковРолики с тормозому напольных моделей
Схема: корпус ESD, смотровая дверь, регулируемые полки, электронный гигрометр и осушающий модуль. Влага остаётся снаружи.

Механизмы повреждения

Что делает влага
Окисление и коррозия выводов, контактов
Падение паяемости — непропаи, «холодные» соединения
Электрохимическая миграция, дендриты, утечки
Впитывание влаги пластиком корпуса ИС
Плесень и грибок на оптике, помутнение
К чему приводит
Брак пайки на линии
Растрескивание корпуса при оплавлении
Скрытые отказы в поле через месяцы
Короткие замыкания по поверхности
Списание дорогой оптики и сенсоров

«Popcorn-эффект»: почему трескается корпус

Самый показательный механизм. Пластиковый корпус ИС впитывает влагу при хранении. При пайке (пик до 260°C) эта влага мгновенно вскипает, превращаясь в пар. Давление пара разрывает корпус изнутри — с характерным микро-«хлопком», отсюда название. Итог — расслоение (деляминация), отрыв проводников, микротрещины.

Механизм «popcorn-эффекта»
1. Хранениевлага впитана в корпус↑↑↑2. Пайка 260°Cвлага вскипает в пар3. Разрывтрещины, деляминация
Сухое хранение убирает первопричину — влагу в корпусе — ещё до пайки.

MSL: паспорт влагочувствительности

Чтобы формализовать риск, введён стандарт IPC/JEDEC J-STD-020: каждый SMD-компонент получает уровень влагочувствительности MSL (Moisture Sensitivity Level) от 1 до 6. Чем выше номер — тем быстрее компонент «портится» на открытом воздухе.

Уровни MSL и допустимое время на воздухе (floor life)
УровеньЧувствительностьFloor life (при ≤30°C/60% RH)Хранение
MSL 1Не чувствителенБез ограничений (при ≤30°C/85% RH)Сухое хранение не требуется
MSL 2Низкая1 годMBB или сухой шкаф
MSL 2aНизкая4 неделиСухой шкаф обязателен
MSL 3Средняя168 часовСухой шкаф обязателен
MSL 4Повышенная72 часаСухой шкаф обязателен
MSL 5Высокая48 часовСухой шкаф обязателен
MSL 5aВысокая24 часаСухой шкаф обязателен
MSL 6КритическаяСушка перед каждой пайкойСушка + немедленный монтаж
Floor life — время, за которое компонент должен быть распаян после вскрытия упаковки. Источник: IPC/JEDEC J-STD-020.

Floor life: часы тикают

После вскрытия влагозащитного пакета (MBB) запускается «floor-life clock» — счётчик времени по J-STD-033. Компонент MSL 3 нужно распаять за 168 часов, MSL 5a — всего за 24 часа. Не успели — требуется сушка (bake-out) при повышенной температуре, что само по себе вредит паяемости из-за роста интерметаллидов.

Сколько времени на воздухе до обязательной сушки
MSL 2 — 1 год8760 ч
MSL 3 — 168 часов168 ч
MSL 4 — 72 часа72 ч
MSL 5a — 24 часа24 ч
Длина полосы — относительный запас времени (шкала сжата).

Правило ≤5% RH

Главное правило хранения MSD. По J-STD-033 только шкаф с влажностью ≤5% RH приравнивается к запаянному пакету MBB — в нём floor-life clock фактически останавливается. В шкафу с 10% RH влага всё ещё медленно накапливается, и хранение ограничено по времени. Поэтому для MSL 4–6 берут исполнение «А» (1–10% RH).

Цена ошибки

Опасность влаги в её незаметности. Отсыревший компонент проходит визуальный контроль, монтируется — и даёт сбой либо сразу (брак на линии), либо через недели-месяцы в поле как перемежающийся отказ пайки. Стоимость такого отказа кратно выше цены самого компонента: диагностика, отзыв, репутация. Сухое хранение — это профилактика, которая дешевле последствий.

Влажность хранения и «часы» floor life
Где лежит компонент MSL 3Что происходит с floor life
Открытый воздух цеха (30°C / 60% RH)Счётчик идёт: 168 часов — и обязательная сушка
Шкаф 10–20% RH (исп. «Б»)Счётчик замедлен, хранение ограничено по времени
Шкаф ≤5% RH (исп. «А»)Счётчик остановлен — эквивалент запаянного MBB по J-STD-033
Азотная среда (исп. «Н»)Дополнительно исключено окисление — нет кислорода
Чем ниже влажность хранения, тем медленнее «стареет» компонент; при ≤5% RH накопление влаги прекращается.

Как решает шкаф сухого хранения

Шкаф сухого хранения держит влажность на уровне, при котором влага физически не накапливается в компонентах. Для MSD высших классов — исполнение «А» с ≤5% RH (эквивалент MBB), для общего хранения — «В» (20–60%), для инертной среды — азотное «Н». Устройство осушения разобрано в статье «Принцип работы», а базовые понятия — в материале «Что такое шкаф сухого хранения».

Влажность хранения и floor life: связь напрямую

Логика проста: floor life из таблицы MSL действует при ≤30°C/60% RH. Чем ниже влажность хранения, тем медленнее компонент набирает влагу — а при ≤5% RH набор фактически прекращается, и по J-STD-033 такое хранение эквивалентно запаянному пакету:

Условия храненияЧто происходит с floor lifeРежим шкафа
Цех/склад, 40–60% RH«Часы» идут в полный ход: MSL 3 — 168 ч и далее по таблице
10–20% RHНабор влаги замедлен, но идёт — хранение ограничено по времениИсполнение «Б»
≤5% RHЭквивалент MBB: floor-life clock остановленИсполнение «А»
Азотная средаДополнительно исключено окисление кислородомИсполнение «Н»

Сравнение моделей Kadamm ШСХ

Вся линейка — девять типоразмеров, каждый в четырёх исполнениях по влажности. Кликните исполнение, чтобы открыть карточку модели:

СерияОбъёмГабариты В×Ш×ГДвери / полкиФорматИсполнения (карточки)
ШСХ-100115 л760×400×400 мм1 / 2настольныйА · Б · В · Н
ШСХ-160160 л1030×450×450 мм1 / 3напольныйА · Б · В · Н
ШСХ-240240 л1265×600×400 мм2 / 3напольный, 2 секцииА · Б · В · Н
ШСХ-320320 л1030×900×450 мм2 / 3напольныйА · Б · В · Н
ШСХ-435435 л1030×900×600 мм2 / 3напольныйА · Б · В · Н
ШСХ-540540 л1500×600×750 мм2 / 3напольный, 2 секцииА · Б · В · Н
ШСХ-728728 л1920×600×710 мм3 / 5напольный, 3 секцииА · Б · В · Н
ШСХ-870870 л1880×900×600 мм4 / 5напольный, 2 секцииА · Б · В · Н
ШСХ-14281428 л1920×1200×710 мм6 / 5напольный, 6 дверейА · Б · В · Н

Исполнения: А — 1–10% RH, Б — 10–20% RH, В — 20–60% RH, Н — азот 1–60% RH. Ссылки ведут на карточки моделей.

Все модели с ценами и наличием — в разделах каталога: шкафы сухого хранения и азотные шкафы сухого хранения.

Модели для хранения MSD

Для компонентов MSL 4–6 требуется ≤5% RH (эквивалент MBB) — это исполнение «А». Подборка под задачи из статьи:

DC100A
Kadamm ШСХ-100-А ESD
(DC100A)
100 л · 1–10% RH · настольный · 2 полки
Настольный у линии SMT: вскрытые катушки и лотки под рукой.
Смотреть карточку →
DC160A
Kadamm ШСХ-160-А ESD
(DC160A)
160 л · 1–10% RH · напольный · 3 полки
Напольный на участок: тот же режим «А», больше объём.
Смотреть карточку →
DC728A
Kadamm ШСХ-728-А ESD
(DC728A)
728 л · 1–10% RH · напольный, 3 секции · 5 полок
Трёхсекционный 728 л: раздельные зоны под разные партии MSD.
Смотреть карточку →
DC870N
Kadamm ШСХ-870-Н ESD
(DC870N)
870 л · азот, 1–60% RH · напольный, 2 секции · 5 полок
Азотный: полная остановка окисления для открытых кристаллов.
Смотреть карточку →

Остановите «часы» floor life

Исполнение «А» (≤5% RH) — эквивалент запаянного MBB для MSL 4–6.

Частые вопросы

Какой шкаф нужен для хранения BGA-корпусов?
BGA — типично MSL 3–5, то есть floor life от 168 до 48 часов. Для длительного хранения вскрытых партий берите исполнение «А» (1–10% RH): при ≤5% RH хранение приравнивается к запаянному пакету MBB по J-STD-033. Например, настольный ШСХ-100-А у линии или напольный ШСХ-435-А на складе.
Что происходит с влажностью при открытии двери?
Влажность скачком растёт до комнатной, затем осушающий модуль возвращает её к уставке — у адсорбционных систем это минуты. Чем реже и короче открытия, тем стабильнее режим; при частом доступе выбирайте секционные модели, где открывается только одна зона.
Можно ли ставить шкаф в неотапливаемом помещении?
Шкаф управляет влажностью, а не температурой помещения (терморегулирование — опция). Штатный режим — отапливаемое помещение; при низких температурах и риске конденсата ориентируйтесь на допустимые условия из руководства по эксплуатации конкретной модели.
Есть ли сигнализация выхода влажности за пределы?
Да, опционально: сигнальная лампа индицирует выход за заданный диапазон, а USB-порт регистрации данных ведёт лог влажности — полезно для аудита СМК.

Читайте также

Что такое шкаф сухого хранения и зачем он нужен
Читать →
Принцип работы шкафа сухого хранения
Читать →
Чек-лист: нужен ли вам шкаф
Читать →