05-2006, Tema Förbindningsteknik (7 Mbyte, pdf) - Elektroniktidningen
05-2006, Tema Förbindningsteknik (7 Mbyte, pdf) - Elektroniktidningen
05-2006, Tema Förbindningsteknik (7 Mbyte, pdf) - Elektroniktidningen
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
ETN<strong>05</strong>-06 s42-43 Expert3.qxp 06-<strong>05</strong>-04 12.23 Sida 42<br />
TEMA: FÖRBINDNINGSTEKNIK<br />
Ta fukten på allvar<br />
EXPERTARTIKEL<br />
Det finns inga genvägar när det<br />
gäller hanteringen av fuktkänsliga<br />
komponenter (MSD,<br />
Moisture Sensitive Devices)<br />
utan hanteringen måste vara systematiserad<br />
och noggrann.<br />
Om en komponent anges ha fuktkänslighetsklass<br />
3 (MSL – Moisture Sensitivity<br />
Level) så innebär detta att den<br />
”tål” 168 timmar i 30 °C och 60 procents<br />
relativ luftfuktighet. Vid lägre temperatur<br />
och lägre relativ luftfuktighet har komponenten<br />
längre ”hållbarhet” men även vid<br />
10 procents relativ luftfuktighet kommer<br />
komponenten att ta upp fukt.<br />
Detta innebär att man måste ha kontroll<br />
över hur länge komponenterna varit<br />
ute i produktionen, samt vilken temperatur<br />
och relativ luftfuktighet var och en utsatts<br />
för. En övergång till en blyfri lödprocess<br />
med en högre temperatur medför<br />
också att riskerna för skador som orsakas<br />
av fukt i komponenter ökar.<br />
Ett fuktkänsligt material tar upp fukt<br />
och upptaget ökar med ökad temperatur<br />
och ökad relativ luftfuktighet. Varm luft<br />
kan innehålla mer fukt varför samma<br />
procentsats relativ luftfuktighet innebär<br />
att luften innehåller mer fukt vid en högre<br />
temperatur än vid en lägre. Exempel<br />
på material som tar upp fukt är de typer<br />
av epoxi som används inom elektroniken<br />
både för att kapsla komponenter och i<br />
mönsterkort.<br />
De allra flesta aktiva kretsar som är ingjutna<br />
i något polymert material är klassade<br />
som fuktkänsliga, medan mönsterkort<br />
– åtminstone ännu så länge – inte är<br />
klassade som fuktkänsliga. Trots det bör<br />
man innan en reparation på ett kretskort<br />
torka kortet för att inte det ska skadas<br />
av fukten. Annars riskerar man att kortet<br />
delaminerar när inneslutet vatten börjar<br />
expandera under reparationsprocessen.<br />
Hos leverantören förpackas därför<br />
fuktkänsliga komponenter tillsammans<br />
Komponenter och kort som förvarats<br />
fel kan förstöras vid lödprocessen<br />
Av Björn Häggström, Matronic<br />
Björn Häggström är vd på Matronic,<br />
ett företag som säljer produktionsutrustning<br />
och förbrukningsmaterial<br />
till elektronikindustrin.<br />
med torkmedel i speciella påsar som inte<br />
släpper igenom fukt, så kallade ”moisture<br />
barrier bags”, MBB. Vid ankomstkontrollen<br />
är det viktigt att kontrollera att<br />
påsen är hel. Skulle påsen vara skadad<br />
måste fuktnivåetiketten, ”humidity indicator<br />
card”, HIC, kontrolleras för att avgöra<br />
om komponenten tagit upp fukt.<br />
Om en fuktskadad komponent löds in<br />
på kretskortet kan så kallad popcorneffekt<br />
uppstå, det vill säga att den inneslutna<br />
fukten expanderar okontrollerat<br />
under omsmältningsprocessen och komponenten<br />
upphör att fungera på grund av<br />
delaminering eller avslitna bondtrådar.<br />
I värsta fall fortsätter komponenten<br />
att fungera en tid, men sprickorna i<br />
plastkapslingen gör att syre och fukt nu<br />
kan oxidera chipet och komponenten<br />
kan till exempel upphöra att fungera när<br />
produkten befinner sig hos<br />
slutkund. Kostnaderna för<br />
ett sådant haveri är<br />
naturligtvis avsevärd och<br />
medför även badwill för tillverkaren<br />
av kretskortet<br />
I en blyad process är<br />
maxtemperaturen i storleksordningen<br />
210–220°C<br />
medan den i en blyfri lödprocess<br />
i vissa fall kan ligga<br />
upp mot 240–250°C.<br />
Denna skillnad i tempera-<br />
tur innebär att ångtrycket<br />
blir dubbelt så högt. Det<br />
kan i sin tur medföra att<br />
I denna typ av torrskåp kan<br />
komponenter förvaras länge<br />
utan risk för fuktinträngning.<br />
Texas Instruments<br />
är en komponenttillverkare<br />
som anger<br />
olika hållbarhetstider<br />
beroende på<br />
temperatur och relativ<br />
luftfuktighet, och om<br />
komponenten ska användas<br />
i en blyad eller<br />
blyfri process.<br />
komponenter, trots att de innehållit fukt,<br />
kan ha klarat en blyad process medan<br />
samma komponent skulle skadas i en<br />
blyfri process. Komponenttillverkarna<br />
måste ta hänsyn till detta. Ett exempel är<br />
Texas Instruments som anger att en<br />
komponent har en lägre fuktkänslighetsklass<br />
om den ska användas i en blyad<br />
lödprocess än om den ska användas i en<br />
blyfri process, se figur ovan.<br />
En övergång till en blyfri process medför<br />
att kraven på hantering av fuktkänsliga<br />
blir än mer känslig. Inte bara förvaringen<br />
av komponenter måste beaktas, utan<br />
även sådant som tid i produktion samt<br />
förvaring av kort som är lödda på primärsidan<br />
och mellanlagras i väntan på att<br />
bestyckas på sekundärsidan.<br />
Det är även nödvändigt att utbilda<br />
personalen, så att alla är<br />
införstådda med MSD-problematiken<br />
och de skador<br />
och kostnader som kan<br />
uppstå vid felaktig hantering.<br />
Idag har de flesta företag<br />
någon form av ESDrutiner<br />
och utrustning för<br />
att skydda sig mot denna<br />
typ av skador, men hur<br />
många företag har en väl<br />
fungerande MSD-policy?<br />
Den fuktkänslighets-<br />
klass som anges för en<br />
komponent talar om hur<br />
länge komponenten kan<br />
42 ELEKTRONIKTIDNINGEN 5/06