MSD: Moisture Sensitive Devices


Feuchteempfindliche Bauteile / Moisture Sensitive Devices (MSD) müssen korrekt behandelt werden, denn ein einzelner Fehler auf einer Rolle oder in einem Magazin von MSDs kann einen Einfluss für das ganze Produktionslos haben. Tatsächlich absorbieren elektronische Bauteile (z. B. BGA und SOC), einschliesslich LED und auch Leiterplatten die Umgebungsfeuchte, sobald sie der Schutzverpackung entnommen werden. Bei den hohen Löttemperaturen kann sich daher im Inneren Dampf entwickeln.
Der unter Druck stehende Dampf dehnt sich schnell aus und ist eine Ursache für die Blasenbildung (Popcorn) mit anschliessenden Mikrorissen, internen Delaminationen, elektrischen oder thermischen Unterbrüchen, sowie ein Gefahrenpotential für die spätere Korrosion.

NORMEN
Die wichtigsten internationalen Normen für die Probleme, die in feuchteempfindlichen Bauteilen MSD verursacht werden, sind:J-STD-033 ‘Behandlung, Verpackung, Spedition und Einsatz feuchteempfindlicher SMD-Bauteile während des Reflow-Lötens’
Die SMD-Bauteile werden in Stufen von 2 – 6 eingeteilt: Je feuchteempfindlicher die Bauteile sind, desto höher ist die Stufe. Die Norm legt fest, wie SMD-Bauteile verpackt werden müssen und speziell für die Stufen 2 – 6 ist es notwendig eine trockene Packung / Dry Pack zu verwenden mit einem Barriere-Beutel, einem Feuchte-Indikator und einem Trocken-Element. Die Bauteile dürfen nur während einer begrenzten Dauer (Floor Life) der Feuchte ausgesetzt sein, bevor sie gelötet werden. Wir diese Zeit ‘Floor Life’ überschritten, muss eine verstärkte Trocknung (Backen / Bake) bei 40, 90 oder 125 °C erfolgen.

IPC-1601 ‘Behandlung und Lagerung von Leiterplatten / PCB’
Diese Norm legt keine Zeit fest, während der die Leiterplatten der Feuchte ausgesetzt sind und mit der verstärkten Trocknung / Bake wieder konditioniert werden müssen. IPC 1601 definiert das Maximum des Feuchte-Gehaltes von Leiterplatten MAMC (Maximum Acceptable Moisture Content) von 0.1 bis 0.5 % (Gewichts-%).


TROCKENSCHRÄNKE

Die Trockenschränke mit Entfeuchter gelten als ‘sichere Plätze’, wo die feuchteempfindlichen Bauteile MSD, welche der trockenen Packung / DryPack entnommen wurden, gelagert werden können.
Die Norm JEDEC J-STD-033C besagt, dass die Lagerzeit bei einer Feuchte 5 % rF. nicht begrenzt ist. Die Bauteile können also vor dem Löten unbestimmte Zeit so gelagert werden.
Einige Modelle der Trockenschränke, Seite 70 – 71, bieten auch die Möglichkeit der verstärkten Trocknung / Baking der Bauteile bei 40 °C.
Bei dieser Temperatur werden die Bauteil-Spulen nicht beschädigt und können folglich ohne Probleme in den Bestückungsmaschinen eingesetzt werden.

 


ÖFEN FÜR DAS BAKING

Nach der Norm IPC 1601 werden die Leiterplatten bei einer Temperatur von 105 – 125 °C während 4 – 6 Std. im Umluftofen ‘gebacken’ / getrocknet.
Das verstärkte Trocknen / Baking von SMD-Bauteilen kann gemäss JEDEC J-STD-033C bei den Temperaturen 40, 90 oder 125 °C erfolgen. Die Dauer hängt davon ab, wie die Bauteile eingestuft sind, sowie von der Verpackungsart. Sie beträgt max. 79 Tage bei 40 °C oder 10 Tage bei 90 °C oder 96 Std. bei 125 °C.
Die Durchführung des ‘Backens’ / Baking bedeutet die Zurücksetzung der Feuchtezeit / Floor Life und benötigt einen programmierbaren Ofen. Alle unsere Öfen für das Baking verfügen über einen Timer, programmierbares Einschalten und Datenlogger (für die Dokumentation). Zusätzlich können sie auch Zyklen durchlaufen, welche einfach auf einem PC programmiert werden können. Diese Funktion ist sehr nützlich für die Durchführung von thermischen Tests oder für die Erwärmung / Abkühlung von Materialien mit einem Temperaturgradienten.


Trockenpackung / DRY-PACK

Was muss man mit den verbleibenden Bauteilen vorkehren, nachdem sie dem Trocken-Pack / Dry-Pack entnommen, bestückt und gelötet wurden?
Die ideale Lösung ist, die feuchteempfindlichen Bauteile vor Ablauf der Feuchtezeit / Floor Life zu löten oder sie in einem Trockenschrank bei 5 % rF aufzubewahren.
Alternativ können die Bauteile auch wieder in einer Trocken-Packung / Dry-Pack verpackt werden, wie die nebenstehende Abbildung zeigt.
Um den Barriere-Beutel als Dry-Pack dicht zu verschliessen, wird ein Thermo-Schweissgerät eingesetzt.