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防潮箱市場介紹

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7 電子產業、製造業防潮應用

電子產業、製造業防潮應用

(半導體、電子零組件、消費性電子、通訊科技、資訊科技、光電、儀錶工業…)


    

        你知道微量濕氣”對電子元件和電路板的品質有多大的影響嗎? 經調查,25%以上的工業不良品,全是因無低濕保存所造成的損害,這包含高科技光電產業、半導體產業、電子、生化科技、食品、藥品、光學…等產業,以目前應用最廣的電子產業其製程不良的階段可分:

1. SND/IC封裝加熱過程微裂破壞

2. SNT回流焊接的熱烤回溫水害

3. 封裝材料受潮造成IC氧化

4. LCD機板受潮霉斑 

5. PCB多層印刷、電路板溫差濕氣產生層間剝離 

6. 濕氣對零件的焊腳產生氧化,造成銲錫性不良…等。

因此改善微量溼氣對於製造、品管、研發、倉管、絕對是不可或缺的重要工作。


       《 防潮家》以J-STD-033B規範為基礎,為大家整理出如何解決或降低微量濕氣對工業所造成的潮害問題,說明在何種情況下可以重設或暫停車間暴露時間(floor life)。

        MSL 2以上的 SMD元件若未放在乾燥包裝內(必須符合在車間壽命時間內),使用前需重新乾燥,但常遇到要用的元件放在烘箱中長時間烘烤或反覆烘烤,可能還是會降低元件的可靠性,此時「常溫乾燥」就顯得非常重要,大部份的元件只要儲存在10%RH以下,即可符合J-STD-033B大部份的規範,又不用擔心長時間高溫烘烤或反覆烘烤可能對元件產生的不良影響。

   



J-STD-033B
4-3  對於不同MSL的詳細說明

Table 4-3 Resetting or Pausing the ‘‘Floor Life’’ Clock at User Site

MSL Level 濕敏等級 Exposure Time @ Temp/Humidity Floor Life Desiccator Time @ Relative Humidity Bake Reset Shelf Life
2, 2a, 3, 4, 5, 5a Anytime
≦40°C/85% RH
reset NA Table 4.1 Dry Pack
2, 2a, 3, 4, 5, 5a > floor life
≦30°C/60% RH
reset NA Table 4.1 Dry Pack
2a, 3, 4 >12 hrs
≦30°C/60% RH
reset NA Table 4.1 Dry Pack
2, 2a, 3, 4 ≦12 hrs
≦30°C/60% RH
reset 5X exposure time
≦10% RH
NA NA
5, 5a >8 hrs
≦30°C/60% RH
reset NA Table 4.1 Dry Pack
5, 5a ≦8 hrs
≦30°C/60% RH
reset 10X
exposure time
≦5% RH
NA NA
2, 2a, 3 Cumulative time
≧floor life
≦30°C/60% RH
pause Anytime
≦10% RH
NA NA

『濕度敏感等級』MSL (Moisture Sentivity levels),由小排到大,數字越小的表示其抗濕度能力越好;數字越大的,表示其可以曝露於環境濕氣的時間要越短。

  • MSL 2, 2a, 3, 4 元件曝露時間≦12 hrs+濕度環境≦30°C/60% RH,只要放在10%RH以下的電子乾燥櫃內,經過5倍曝露於大氣的時間,不需經過烘烤即可重置SMD原來的車間時間(Floor life)。
  • MSL 5, 5a 元件曝露時間≦8 hrs+濕度環境≦30°C/60% RH,只要放在5%RH以下的電子乾燥櫃內,經過10倍曝露於大氣的時間,不需經過烘烤即可重置SMD原來的車間時間(Floor life)
  • 元件曝露在工廠環境中超過1小時,再收到乾燥包裝或乾燥箱中不一定會停止或重新計算車間壽命,但若SMD元件曝露在30℃、60%RH以下環境時,可以根據J-STD-033B中的4-3表使用乾燥劑或乾燥櫃來乾燥SMD元件。
  • J-STD-033B 5.3.3中提到可利用乾燥空氣或氮氣達到維持低濕乾燥功能,並且低濕乾燥櫃打開關門後需在1小時內回降至原平衡濕度。但您仔細想想若用乾燥空氣,需要有空壓機和濾油、濾水的零件,這是增加支出的耗材成本,長久下來並不划算。若採用氮氣,更是每次打開門後就需立即補充氮氣,每天開門10次,需補充10次氮氣,一年下來要補充3650次,每次1300L的容積,這樣應該很容易計算出來,要維持在低濕環境要耗掉多少的成本(不討論部份SMD需避免接觸氧氣)。所以採用《防潮家超低濕乾燥櫃》就可以輕鬆達到長時間維持在5%RH以下濕度,每次開關門後30分鐘即可降至原平衡濕度,遠優於J-STD-033B規範中的標準,並且使用時沒有高單價耗材(濾油器、濾水器、氮氣等)才是真正有效、節能的高效率儲存方式。
  • J-STD-033B 5.3.3.1中提到,若超低濕乾燥櫃濕度未能低於10%RH時,並不能被視為一個符合SMD標準的乾燥包裝,此時應該參考J-STD-033B中7-1表的存放濕度和時間,若超過允許的濕度和時間標準,就必需參考4-2表重新烘烤以恢復車間壽命。
  • SMD總曝露時間只要符合5-1、7-1表的相關規範,置於低於10%RH濕度環境中,可暫停或停止Floor life累計時間。


表5-1
為30℃/60%RH的條件內不同濕敏等級元件的Floor Life表。(如果零件暴露在空氣時間大於1小時,則按表7-1作業)

Table 5-1 Moisture Classification Level and Floor Life

Level

Floor Life (out of bag) at factory

ambient  30°C/60% RH or as stated

1
Unlimited at ≦30°C/85% RH 不做管控,只要≦30°C/85%
2
1year
2a
4 weeks
3
168 hours
4
72 hours
5
48 hours
5a
24 hours
6
Mandatory bake before use. After bake, must be reflowed within the time limit specified on the label.使用前必須先烘烤,並在標籤規定的時間內過爐

 

表7-1  為不同等級的濕敏原件在不同濕度保存環境的下,其使用期限有多長(以天數來計算)

        由上表可看出,唯有將濕度維持在10%RH&5%RH以下,零件才得以無限期的延長使用期限,尤其是存放在5%RH以下的濕度環境。

        從這些資料我們得到,對於電子產業的製造過程中,有效的控制”微量濕氣”是能提高產品良率很重要的關鍵,且從元件、零組件、錫球、錫膏…等開始就必須注重”微量濕氣的問題,這比起從產品製成半成品或成品後再來注意”微量濕氣的問題,更能有效的提高產品的良率。


潮濕對電子產業的影響

  • 晶元或晶粒半成品處於開封狀態、TFT-LCD玻璃基板在堆疊存放時受潮發霉,以至於之後製造過程出現『元件曲翹』、『爆裂』、『爆板』、『元件焊接不良』等狀況。

  • 光纖K金接頭、Bonding金線材料、Leadframe銅材及其它器件的金屬部分氧化
  • PCB基板在回流時,如果錫膏品質不好,黏度和表面張力過大或者水分含量過高,爆發性排氣導致的金手指”濺錫
  • IC(包括QFP/BGA/ CSP)積體電路及其它元器件在存放時內部氧化短路,在焊接時內部微裂、分離脫層、外部產生爆米花”(popcorn effect)。 由於再流焊過程中無源元件兩端焊盤上錫膏的表面張力不平衡所致,其表現為元器件部分地或完全地豎起的"曼哈頓現象"BGA元件在回流過程中,由於元件或是電路板的板蹺(warping), 使BGA錫球和錫膏分開了,然後各自的表面層被氧化(oxidized), 再接觸時,就形成枕頭形狀的枕頭現象”

       
        以上的種種現象都和"微量濕氣"有著密不可分的關係!!只有解決此問題,才能有效的提高良率!

      


電子防潮乾燥櫃應用

積體電路(QFPCSPPGABGA SOPTQFP)PCB、二極體、電晶體、整流器、發光二極體、太陽能板、SMD、電阻元件、電容元件、導電線材、印刷電路板、焊接材、錫球、錫膏、除濕器、光纖、化工、石英晶體、石英震盪器、雲母片、陶瓷、模具、機械配件、樣品….



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