Тривале зберігання компонентів

09.08.2023 |

Іноді електронні компоненти потрібно зберігати до 10 років. У статті пояснюється, які ризики та які мають бути умови зберігання.

Пол Остен (Paul Austen), старший інженер-конструктор Electronic Controls Design Inc., коментує тривале зберігання компонентів наступним чином: «Більшість виробників поставляють свою продукцію з рівнем чутливості до вологи MSL > 1 у вологозахисних пакетах (Moisture Barrier Bag, MBB), які також містять осушувач, щоб підтримувати вологість близько нуля, і картку індикатора вологості (Humidity Indicator Card, HIC), яка поміщається в пакет для підтвердження рівня вологості. Однак слід пам’ятати, що MBB, запечатаний таким чином, дійсний лише протягом одного року (якщо виробник не вказав інше).

Таким чином, згідно із стандартом J-STD-033, найкращим середовищем для зберігання компонентів протягом тривалого часу є ті самі базові умови, що й у MBB, тобто <5% відносної вологості. Це найкращий спосіб зупинити поглинання вологи, контактну корозію та запобігти необхідності нагрівання компонентів перед використанням.

Але дуже важливо довести, що ці умови справді зберігалися протягом усіх 10 років! Саме тут ключем до підтвердження відповідності вимогам стандарту J-STD-033 є система моніторингу вологості та температури при зберіганні. Без даних, які демонструють відповідність необхідним рівням відносної вологості в системі зберігання, компанії змушені нагрівати компоненти перед використанням, що може спричинити корозію та можливе їх пошкодження».

Фріц Байл (Fritz Byle), інженер-технолог компанії Astronautics, нагадує нам про ризики тривалого зберігання компонентів:

  1. Окислення свинцю, порушує здатність до пайки
  2. Подібним чином на здатність до пайки негативно впливає зростання інтерметалічних шарів, які можуть поширюватися аж до поверхні
  3. Усунення вологи вимагає попереднього нагрівання, що має додаткові ризики, які описано в попередніх двох пунктах.

Ризики, описані в пунктах 1 і 3, можна знизити шляхом виключення присутності кисню і вологи. Герметичний MBB, який продувається азотом з потрібною кількістю осушувача, прослужить приблизно три роки. Варто зазначити, що попередній експерт зазначив, що пакет, який надається виробником, служить лише один рік. «Час залежить виключно від якості пакета (тобто його проникності) і якості ущільнення. Замість перепакування через встановлені проміжки часу зберігання MBB у шафі, яка продувається азотом, підтримуватиме сухе середовище без кисню в MBB протягом невизначеного часу.

Зменшення ризику, описаного в розділі 2, неможливо досягти шляхом виключення кисню та/або вологи. Єдиний спосіб уповільнити зростання інтерметалічних шарів – це зберігати компоненти при низьких температурах, але, з іншого боку, це не рекомендується. Більшість добре виготовлених терміналів для компонентів, які зберігаються при температурі 20°C, не повинні погіршуватися до точки втрати здатності до пайки протягом 10 років».

Як уже зазначалося, зберігання компонентів протягом тривалого часу базується на вимогах стандарту J-STD-033. Цей документ також визначає час нагрівання, особливо для компонентів SMT, які будуть використовуватися після закінчення терміну зберігання. Лео Ламберт (Leo Lambert), віце-президент і технічний директор корпорації EPTAC, розповідає про формальні вимоги до зберігання:

«У розділі 5.3 стандарту J-STD-033 термін безпечне зберігання визначається як умови зберігання, які зберігають термін служби компонента (floor-life clock) на нульовому рівні.

У пункті 5.3.1, у свою чергу, йдеться про суху упаковку, тобто MBB, термін придатності якої повинен становити не менше 12 місяців з дати закриття пакету, зазначеної на етикетці з попередженням або штрих-кодом. У розділі 5.3.2 зазначено, що якщо фактичний термін придатності становить більше 12 місяців, але менше 2 років із дати пакування пакету MBB, а карта індикатора вологості (HIC) вказує, що нагрів не потрібен, компоненти можна безпечно спаяти оплавленням (слід також зазначити, що інші фактори, а не лише чутливість до вологи, можуть впливати на загальний термін придатності компонентів).» Ще одна замітка від Лео Ламберта: HIC, або картка індикатора вологості, яка назавжди вкладена в MBB, зазвичай є точною принаймні 2 роки.

«Пункт 5.3.3 містить деякі подробиці щодо характеристик сухих шаф для зберігання. Як правило, це шафи для зберігання, які зберігають низьку вологість за допомогою продування сухим повітрям або азотом при температурі 25±5 °C. Стелажі повинні мати можливість повертатися до встановленого рівня вологості протягом однієї години після таких звичайних дій, як відкриття/закриття дверей. Відповідно до розділу 5.3.3.1 упаковку SMD, яка не запакована в MBB, можна розміщувати в шафі з сухою атмосферою, де підтримується відносна вологість не більше 10%. Однак ці типи сухих шаф не слід розглядати як MBB: зберігання SMD в сухих шафах повинно бути обмежено максимальним часом, зазначеним у таблиці 7-1 стандарту. Якщо ліміт часу перевищено, їх необхідно висушити відповідно до таблиці 4-2 для «скидання» терміну використання.

Пункт 5.3.3.2 розповідає про сухі шафи з відносною вологістю 5%. Зберігання в цих типах сухих шаф можна вважати еквівалентним зберіганню в сухій упаковці з необмеженим терміном придатності».

Лео Ламберт також нагадує, що волога — це одне, але вам також потрібно пам’ятати про здатність до пайки термінали для компонентів, на яку можуть впливати два інші фактори: зростання інтерметалічного шару в результаті дифузії в твердому стані та вплив на компонент забруднення, що осідає на його поверхні. Тому рекомендується зберігати компонентів при температурі нижче 30°C.

За матеріалами сайту https://tek.info.pl