Чувствительность электронных компонентов к влажности
Цель данной статьи — описать характер воздействия влажности на SMT-компоненты в пластиковых и прочих поглощающих влагу корпусах, дать представление об их классификации по уровню чувствительности к влажности, хранению, упаковке и маркировке в соответствии с мировыми стандартами, а также рассмотреть общепринятые рекомендации по подготовке ЭК, подвергшихся воздействию влажности, к пайке оплавлением.
Поддержание целостности корпуса ЭК в течение всего технологического процесса сборки требует принятия ряда специфических мер как поставщиком ЭК, так и компанией-производителем электронных модулей. Эти меры направлены на снижение последствий теплового воздействия на ЭК в процессе их групповой пайки оплавлением. Пластиковые пресс-композиции, применяемые для корпусирования ИС, гигроскопичны и впитывают влагу (рис. 1а). Накопленная влага испаряется в процессе интенсивного нагрева при пайке оплавлением, что вызывает сильное внутреннее давление на различные узлы корпуса, приводящее затем к вздутию, расслоению и, в некоторых случаях, растрескиванию пластикового корпуса ЭК. Трещины могут распространяться как в толще корпуса, так и вдоль выводной рамки (отслоение). Через них к поверхности кристалла ИС могут проникать ионные загрязняющие вещества, вызывающие коррозию и, соответственно, увеличивающие вероятность отказа компонента. Компоненты, внешне не обнаруживающие признаков растрескивания, могут иметь трещины и отслоения внутри корпуса, что влияет как на выход годных изделий, так и на их надежность.
Следует отметить, что чувствительность ЭК к влажности имеет смысл принимать во внимание только при непосредственном температурном воздействии на них, возникающем при пайке оплавлением (конвекционной, инфракрасной или в паровой фазе) и некоторых видах ремонта собранных узлов (с применением горячего «воздушного фена»). Целостность корпусов ЭК не будет нарушена, если они устанавливаются в разъемы. То же самое относится к THT-компонентам, не подвергающимся воздействию среды печи оплавления (т.е. паяемым волной или ручными методами, когда нагрев избирательно прикладывается к выводам ЭК). В случае пайки THT-ЭК волной, их естественной защитой от нагрева служит ПП. Как правило, корпуса ЭК на таких операциях поглощают гораздо меньше тепловой энергии, чем при пайке оплавлением или ремонте, и в предварительных процедурах по устранению из них влаги нет необходимости. SMT-компоненты в герметичных корпусах нечувствительны к действию влаги и не требуют специальных процедур при обращении с ними. Не принимаются во внимание также техпроцессы, предусматривающие погружение корпуса в расплавленный припой (например, пайка волной SMT-компонентов, расположенных на нижней стороне ПП). Однако, в случае, когда THT-компоненты подвергаются воздействию нагретой среды, к ним должны быть применены все процедуры по удалению влаги, предусмотренные для SMT-компонентов.
Механизм воздействия влаги на ЭК
Процесс накопления корпусами ЭК влаги, а также ее критический уровень, который может привести к повреждениям и отказам, зависят от различных свойств материала и конструкции корпуса, среди которых можно выделить следующие:
- форма и размеры полупроводникового кристалла;
- материал и технология крепления кристалла к корпусу;
- размер корпуса;
- количество выводов корпуса;
- толщина слоя герметизирующего материала;
- предел текучести герметизирующего материала;
- показатели диффузии влаги в герметизирующий материал;
- силы адгезии материалов корпуса;
- ТКР материалов корпуса.
