Zwei Fehlerarten, eine Variable
Die Luftfeuchtigkeit in einer Montageanlage hat zwei gegenläufige Auswirkungen.
Zu trocken: Statische Aufladung führt zu ESD-Schäden an MOS-Gates, dünnen Dielektrika und Leiterplatten, lange bevor das Produkt in Betrieb genommen wird. Die meisten ESD-Schutzkonzepte legen daher eine relative Luftfeuchtigkeit von ca. 30 % fest und setzen Ionisatoren ein, wo diese nicht aufrechterhalten werden kann.
Zu feucht: Kunststoffgehäuse absorbieren Feuchtigkeit aus der Luft. Beim Reflow-Löten verdampft diese Feuchtigkeit im Inneren des Gehäuses, was zu Rissen, Delaminationen oder dem Ablösen eines Chips führt – dem sogenannten „Popcorn“-Fehler. Oftmals besteht das Produkt den elektrischen Test, versagt aber im Feld.
Die Lösung ist kein Kompromiss bei der Luftfeuchtigkeit. Es braucht eine Mindestfeuchtigkeit im Raum plus trockene Lagerung der Bauteile.
MSL und Bodenlebensdauer
J-STD-033 klassifiziert die Feuchtigkeitsempfindlichkeit von Stufe 1 (keine Einschränkung) bis Stufe 6 (vor Gebrauch aushärten). Die praktischen Stufen in der Produktion:
| Stufe | Bodenlagerdauer bei ≤30 °C / 60 % rF |
--- | --- |
2 | 1 Jahr |
2a | 4 Wochen |
3 | 168 Stunden |
4 | 72 Stunden |
5 | 48 Stunden |
5a | 24 Stunden |
6 | Vor Gebrauch backen |
Die Bodenlagerdauer beginnt mit dem Öffnen des Feuchtigkeitssperrbeutels. Eine Rolle, die montags geöffnet und freitags verwendet wird, birgt ein anderes Risiko als eine, die in derselben Schicht geöffnet wird, selbst wenn die Teile identisch sind.
Trockenlagerung
Drei Optionen, oft kombiniert:
Feuchtigkeitssperrbeutel mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikatorkarte. Kostengünstig, effektiv und nach dem Öffnen unpraktisch: Die Lagerdauer beginnt.
Trockenschränke mit niedriger relativer Luftfeuchtigkeit, geeignet für die Produktion mit hohem Produktmix, bei der Rollen wiederholt geöffnet werden. Dies ist die übliche Vorgehensweise für ein Werk mit vielen Kleinserien.
Backöfen für Teile, deren Lebensdauer überschritten ist oder die in beschädigten Verpackungen geliefert wurden.
Bei der Wahl des Ofens geht es sowohl um die Zugänglichkeit als auch um den Schutz: Eine Verpackung schützt ein Teil, das niemand berührt, ein Ofen hingegen ein Teil, das täglich verwendet wird.
Richtig backen
Durch das Backen wird Feuchtigkeit entfernt, es ist jedoch nicht kostenlos. Die Backzeit hängt von der Verpackungsdicke, dem Material des Teils und davon ab, ob es sich in einer Schale, einem Rohr oder einer Rolle befindet. Die Tabellen in J-STD-033 existieren, da falsches Backen Klebeband, Etiketten und die Teile selbst beschädigen kann.
Es gelten zwei Regeln: Backen Sie gemäß der für die Verpackung geltenden Backzeit und verwenden Sie das Teil anschließend umgehend oder lagern Sie es trocken ein. Eine gebackene Rolle, die über Nacht auf der Produktionslinie verbleibt, ist wieder am Ausgangspunkt.
Was der Kunde sehen sollte
Bei allen Fertigungen mit Flächenarray- oder Fine-Pitch-Gehäusen sollte die Prozessdokumentation die MSL-Behandlung dokumentieren: Datum des Beutelöffnens, Schaltschrankprotokolle, Brennprotokolle für Bauteile, deren Lebensdauer überschritten wurde, und das verwendete Reflow-Profil. Fordern Sie diese Angaben beim Vergleich von Leiterplattenbestückungsdiensten schriftlich an; ein Lieferant, der sie nicht vorlegen kann, kontrolliert die Luftfeuchtigkeit nicht.
Diese Dokumentation unterscheidet einen Lieferanten, der die Luftfeuchtigkeit kontrolliert, von einem, der lediglich einen Luftentfeuchter einsetzt. Die Verarbeitungsqualität wird gemäß IPC-A-610 beurteilt, und die Prüfstufen, die die daraus entstehenden Mängel erfassen, sind in der Notiz zur Qualitätskontrolle beschrieben.
