特约编辑Kelly Dack采访了Super Dry公司主管Richard Heimsch,探讨了在组装车间元器件和其他材料的存储与长期存储之间的一些区别,以及Super Dry如何帮助组装厂减缓金属间化合物的生长。
Kelly Dack:我正在IPC APEX EXPO 2019展会采访Super Dry公司的主管Richard Heimsch。Super Dry是生产湿度管理、湿度控制系统的专业公司。你们的工作就是帮助客户消除或控制其元器件和其他材料存储环境中的湿度,对吗?
Richard Heimsch:是的,控制存储环境湿度对电子元器件尤为重要。所有元器件都是吸湿的。一旦它们吸收了一定量的水分,它们就超过了有效的车间寿命,因为它们在回流焊期间容易产生微裂纹。因此,控制车间寿命甚至重置车间寿命是我们所生产设备的两项基本任务。
Dack:对于你们的设备或服务,客户的要求高吗?
Heimsch:储存体积将从一个工作台的150升到数千平方英尺的步入式房间,以及这两者之间所有可能的体积。
Dack:你们的设备尺寸合适吗?
Heimsch:合适。当然,与台式干燥柜相比,大型仓库大小的房间要保持在5%以下,存在着不同的挑战,但我们有两种极端方案,在两种极端方案之间也有很多其他方案。
Dack:具体来说,是什么挑战?你们是否使用更大的设备和更多的设备,并且成本会增加?
Heimsch:你需要不同程度的除湿。当你让工人们在房间里工作时,他们会把湿气带入房间,相对湿度会升高。因此,5%是湿敏器件的临界阈值。相对湿度在5%及以下,可无限制地安全存储;在5%以上,就开始消耗元器件或材料的车间寿命。
Dack:你们的客户遍布美国或全球吗?
Heimsch:我们是全球性的公司,但我们主要专注北美和南美市场。
Dack:对于位于路易斯安那州等高湿度环境中的客户与其他地区如亚利桑那州的客户,他们的要求有什么不同吗?
Heimsch:不,这不是主要原因,因为在所有情况下,工作环境的湿度都会超过5%;正是因此而消耗车间寿命。
Dack:客户有什么特殊要求吗?是否有客户给你们带来了不同的挑战,如比较少见的特殊要求?
storage beyond just the extreme examples I gave before of the military and automotive segments.
长期储存是一个越来越重要的特殊市场领域。汽车和军用行业要求储存电子部件5年、10年或15年以上,这远远超出了元器件制造商的使用指南。这种需求已经进入了其他一些电子组装领域。随着元器件短缺和产品生命周期的缩短,提前购买和储存元器件的需求已经增加了对长期存储的需求和要求,之前给出的军用和汽车领域极端案例以外也出现了这种需求。
所以,这类问题与组装车间的存储不同。即使低湿度储存环境能够阻止氧化,这是其主要目的,但还需要考虑长期储存过程中的其他问题,包括脆化,尤其是金属间化合物的生长,也会使元器件失效。真的没有办法克服这一点,如果有氧化,我们可以使用更具侵略性的助焊剂。超低湿度存储可完全解决氧化问题,但金属间化合物的生长是一种不同的情况,这类问题已经存在多年了。
在过去的几年里,我们已经在这一领域取得了突破性进展,并证明在长期储存期间降低环境温度,可以显著抑制金属间化合物的生长。所以,曾经简单的产品服务之一已经进入了更复杂的解决方案之一。实际上,我们将长期存储作为一项服务,这给了我们收集大量有关情况数据的机会。您需要在每季度、每年或每两年的基础上定期测试许多不同类别元器件的完整性。
我们最近发表了新的数据,说明在防止氧化方面,干储存如果不能比氮更好,至少也是一样有效。这是长期以来关于氮可防止氧化的辩论。事实上,问题出在水分子中的松散氧原子。你必须有电解液才能产生腐蚀。是水分子中松散键合的氧原子触发了氧化反应,而不是紧密键合的氧分子。
例如,许多从事电镀业的同仁早就知道这一点。在电子技术领域,氮是20多年前唯一可用的解决方案(标准在那时出版)。为了减轻氧化,氧的去除被认为是防止氧化的关键,这一点已经被证明是错误的。因此,通过在三个环境中长时间甚至几年的测试元器件,我们得到了具体的数据和证据。
Dack:那么,这三种环境分别是什么环境?
Heimsch:氮气、室内环境及干燥柜或低湿度环境。在室内环境中,氧化反应很剧烈,但在这些结果中,氮和低湿度环境的测试结果几乎相同。尽管它仍然非常特殊,降低温度来控制金属间化合物的生长是非常关键的,可进一步延长元器件的使用寿命。
氮的消除是一个目标,因为它既昂贵又浪费,而且没有超低湿度环境的效果好。要得到相对湿度低于5%的氮气并不是一件简单的事情,而且IPC/JEDEC的技术规格要求:为了达到无限的安全存储,相对湿度要低于5%。另一个问题,组装车间不一定需要处理金属间化合物,因为他们的元器件在短期内就使用了。长期储存才会引入或增加对额外控制解决方案的需求。
总之,几十年来,军用和汽车公司都需要将部件储存很长时间——10年甚至更长时间,航空电子设备和火车也是一个额外的例子,但现在,长期储存甚至是更多主流OEM的一个问题,因为元器件短缺和产品生命周期非常短。这迫使人们需要提前购买大量元器件,需要了解如何安全地存储它们,因为存储时间远远超过了元器件制造商建议的时间。
Dack: 很好。理查德,非常感谢你今天抽出时间接受采访。
Heimsch:非常荣幸。