電子產業中攸關產品品質很重要的一個關鍵 微量濕氣以及033規範資料

這次整理了一些比較屬於『專業電子產業』與『乾燥』、『濕氣』特別是『微量濕氣』的部份,會影響電子產品的成品與半成品的良率、可靠度有所影響的一些資訊,並且這並不是一個秘密或是多專業難以控制的變數和因子,而且他也已經有官方機構提供了一個只要遵守、參考,就可以有效的提升整個產品品質,讓生產管理、品質管理有漂亮的數字,客戶滿意度當然也就拉高了,而這個關鍵辦法卻不是以『改善製造、生產流程』或是『尋找更好的原料、元件』和『高檔專業的生產設備、品檢設備』就可以達到的喔~

首先~ 先來介紹一個美國的電子工業規範組織:
IPC 國際電子工業聯接協會(Association Connecting Electronics Industries)官方網址點這

針對電子產業中『焊接流程』、『材料』、『濕敏元件』等會因為微量濕氣影響品質、良率、可靠度…等等提出規範來強化產業界這部份需求,首先簡單的介紹一下這個組織單位。
IPC是電子電路組裝、製造的北美組織,我們平時說的J-STD-XXX, 都是IPC的標准,可以說是這產業參考標准,大部分OEM, ODM, 和EMS公司的電子組裝制造,也是參照IPC這個標准。 另外,除美洲市場之外,其他地區也有類似的標準規範如:
JIS是日本JSA(Japanese Standards Association)的規範標准。
IEC(International Electro technical Commission)是歐盟的標准。
很多總部在日本或是歐洲的電子制造商,都會參考這兩個組織的規範作為標准。

其中呢,有幾個規範特別與『微量濕氣』有關鍵的參考價值:

IPC-J-STD-005內容主要為:焊膏的要求
規定了進行高質量電子互連所用的焊膏的特性描述和測試的一般要求,本規範是一個質量控制文件,無意直接關聯制造工藝中材料的性能。

IPC J-STD-020D內容主要為:
非氣密封裝固態表面貼裝器件濕度/回流焊敏感度分類

本標准用于確定最初的可靠性鑒定應該采用的分類級別。這些元器件必須得到正確的包裝、儲存及運輸以避免接下來在回流焊時受到熱損傷及機械損傷。

IPC J-STD-033B 內容主要為:
對濕度、回流焊敏感的表面貼裝器件的處置、包裝、發送及使用方法

本標准是針對表面貼裝器件制造商及用戶關于對濕度 、回流焊敏感的 表面貼裝器件 的處置、包裝、發運及使用的方法。這些方法可幫助企業避免對濕度、回流焊敏感的表面貼裝器件受到濕氣與暴光的損傷。使用這些方法,能做到回流焊接時器件安全而無損傷。方法如:幹燥的包裝過程、使用密封的幹燥包裝使得器件從密封之日起能有至少12個月的保存期限。

其中這兩個部分:
IPC/JEDEC J-STD-020D 塑料集成電路(IC)SMD的潮濕/回流敏感性分類
IPC/JEDEC J-STD-033B 潮濕/回流敏感性SMD的處理、包裝、裝運和使用標准

尤其關鍵和重要!


IPC上海公司甚至還特別為這兩個部分規範單獨開課詳細說明,其中談到項目有以下這些重點:

History of Moisture Sensitivity 潮濕敏感度的歷史
Cause & Effect of Moisture/Reflow 濕氣/回流的起因和結果
Moisture Absorption/Desorption 濕氣吸收和解除
Moisture Sensitivity Level Classification 潮濕敏感度級別
Desiccant Properties and Use 乾燥物質以及使用
Dry Packing of Moisture Sensitive Components 濕度敏感元件的乾燥包裝
Using Moisture Sensitive Components濕度敏感元件的使用
Rework 返工
Future Issues未來的挑戰
(參考資料請見這)

IPC/JEDEC J-STD-020D 這份規範:
定義了潮濕敏感性元件,目的是就那些對微量濕氣所影響敏感的非密封型固態表面黏著元件(surface mount devices, SMD),說明有哪些敏感度等級,讓它們可以被適當地封裝、存放與處理,避免在迴焊黏著和修理工作進行期間受到損傷。
當封裝暴露在迴焊的高溫時,非密封型封裝內的蒸汽壓力會大幅增加。
在特定狀況下,這個壓力會造成封裝材料發生內部剝離而脫離晶片或導線架、基板,或是發生未擴及封裝外面的內部裂縫、或是黏著損傷、金屬線窄化、接合翹起、晶片翹起、薄膜裂縫,或接合下方發生凹口。
以最嚴重的狀況來說,這個應力會造成封裝發生外部裂縫。這個被共稱為『爆米花現象』,因為這個內部應力會造成封裝膨脹、突起,然後『』一聲破裂。SMD比通孔元件更容易發生這個現象,因為他們在迴焊時暴露在更高的溫度中。原因在於銲接作業一定要發生在與SMD元件同一面的板面上。對於通孔元件,銲接作業發生在板的下面,因而將元件遮蔽隔離了高熱的銲料。

電子產品的失效,有60%-70%是元器件失效造成的。而元器件失效中,有30%左右是元器件潮濕敏感問題引起的。J-STD-020D對每一個電子產品生產廠(公司)識別元器件潮濕敏感度,減少潮濕敏感控制不當造成電子產品損壞有很好的分類方式與建議的回流溫度曲線計算方式。
下面列出了八種濕度分級和車間壽命(floor life)。

濕氣/迴焊敏感等級的重要需注意項目:
如果一個元件為等級1,則該元件將被歸類為『對濕氣不敏感』,且無需防濕包裝限制。
如果一個元件不是歸類為等級1,則該元件將被歸類為『對濕氣敏感』,且一定要依照J-STD-033這個規範而被防濕保管、保存。
如果一個元件歸類為等級6,則該元件將被歸類為『對濕氣極端敏感』,而且任何的防濕包裝都無法提供適當的保護(除非使用超低濕乾燥設備,J-STD-033這個規範特別提到了)。如果這樣的產品被裝貨,一定要告知客戶該產品被分類到哪個等級。此外供應商還須隨元件檢附一張警示標籤。

IPC/JEDEC J-STD-033B 這份規範:
提供處理、包裝、裝運和烘烤潮濕敏感性元件的作業方法。
重點應該是在『包裝』、『保管』、『保存』和『防止濕氣吸收』上面,烘烤只是過多暴露發生之後使用的不得已辦法。

接著下面這個表!很重要!
各濕敏元件不同等級在不同濕度環境保存擁有的使用期限列表:

綜合以上資料,可得知道電子產業製程作業過程中,微量濕氣會造成很大的關鍵影響已經是個不爭的事實,要能提昇產品的良率和可靠度,除了製程流程的改善,其中一個關鍵環節就是有效處理『微量濕氣』的存在問題,並且不能單靠最後半成品或成品之後才考慮這個問題,而必須在『元件』、『零組件』、『原料』甚至『錫膏』…等就必需開始注意並且處理『微量濕氣』的問題
對於濕敏元件要能有效乾燥、脫濕,可以使用常烘烤或常溫常壓乾燥箱、乾燥設備,兩種方式。
一、烘烤除濕的方式 :
烘烤比較複雜,針對潮濕敏感級別不同和包裝厚度的不同,有不同的烘烤時間和溫度的需求,並且需注意烘烤溫度和時間可能造成引腳氧化或引起過多的金屬間增生(intermetallic growth),因而降低引腳的可焊接性及加速元器件老化等問題,這些反倒另外增加成品、半成品的不可靠度性和其他延伸問題。

二、常溫常壓的乾燥箱、乾燥設備除濕方式:
對於潮濕敏感等級為Level 2a和 Level 3等級的物件,真空包裝拆開後若能存放在低於10%RH的保存環境下,元件可以使用的車間壽命沒有限制。
對於潮濕敏感等級為Level 4到 Level 5a等級的物件,真空包裝拆開後若能存放在低於5%RH的保存環境下,元件可以使用的車間壽命沒有限制。

另外根據業界使用經驗參考資料表示:
將拆封後的物件放入濕度控制在10%RH以下的常溫乾燥箱 、乾燥設備中,經過拆封暴露時間 X 5倍的除濕保管、保存時間,物件可以恢復原本的元件車間壽命。
對於潮濕敏感等級為Level 5和Level 5a等級的濕敏元件包裝拆開後,將其放入濕度控制為5%RH的常溫乾燥箱、乾燥設備中,經過拆封暴露時間 X10倍的除濕保管、保存時間,物件可以恢復原本的元件車間壽命。

當然~ 最後不能自誇一下:

收藏家 超低濕乾燥箱、乾燥櫃、乾燥設備 的除濕保管保存方式,更是針對『微量濕氣』是最好並且有效、甚至超越IPC/JEDEC J-STD-033B規範的最好選用方案。

這真不是隨便喊喊口號就能夠的事了,由於需幫廠商客戶保密這部份提昇多少良率等數據資料,但可以拍胸確認的,國內非常多的電子業大廠,有做主機板的、顯示卡的、廠商都是一整面牆的數量在採購,包含擴建新廠時更是整廠都採用了收藏家的工業級乾燥保管設備,如果這沒有效!你覺得這些廠商會再購買選用嗎?

收藏家 工業級 乾燥、脫濕設備IDC系列 <5%RH性能圖

這邊再整理幾個網頁給有需要的朋友參考了:
收藏家 官方網站 說明技術資料頁面
關於特殊規格訂製的說明介紹頁面
當然還有最重要的 如何聯絡收藏家的聯繫資料頁面

這邊特別補充一下,關於電子產業,收藏家的工程技術單位有滿多專業性資料,可以有效協助不管是製造生產單位、生產管理單位、QA檢測品管單位或是倉管保存保管單位都有詳細說明的資訊,這部份的資料就需要您透過官方網站的聯絡資料,跟公司索取了,相信絕對是很有幫助的。

我也盡量再有限的理解下,把相關有用的資料陸續整理給大家參考看看了,還請對於這部份有興趣的朋友大家互相交流一下意見吧,尤其如果是相關科技的朋友,因為學術理論研究上,關於『微量濕氣』對產業上的研究資料還非常的有限,我也想利用這機會能與想再這方面為主題寫自己論文的朋友提供個人能力範圍內的幫助,如果有需要和我聯絡看看吧,我看看能幫上什麼忙吧~ 最後這邊說說這了~


其他產業適合檔案、資料、文件的保管、保存 防潮除濕櫃 還是 收藏家 最專業!

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吳 天元

溫厝的543大家長,平常沒時就愛碎碎唸,標準的阿宅。 平時就愛看電影、研究網路行銷,有時間當然也愛陪伴著家人! 總希望世界和平之外,更希望能看看外星人到底長啥模樣了!

2 thoughts to “電子產業中攸關產品品質很重要的一個關鍵 微量濕氣以及033規範資料”

  1. 你好,我最近想買防潮箱,是要放銀飾品的,(連盒子一起放)
    請問濕度大概要調多少呢
    目前是考慮收藏家 AE-81

  2. 一般來說貴金屬飾品、銀器、金屬工藝品等 怕的是表面氧化出現
    濕度控制在40%RH以下即可,通常也都開到M即可,不需要一定要開到H這麼低濕
    的狀況,若你的盒子是絨布材質,倒是要注意會不會容易盒子變得『乾乾脆脆』的
    就是,不知道你的保存盒是紙製還是木頭,倒是長期擺放在裡面有可能微微變形就是
    不過,只要在M模式,通常不太會有問題就是。
    希望這些資訊對你有幫助了~

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