潮湿敏感的电子元件和材料存储问题一直困扰业界，而具有长期存储要求的制造商则面临着更多障碍。
长期存储的需求正在增加。 为什么？
元件淘汰
由于封装设计和材料的快速变化，很多公司发现自己被迫购买额外数量的元件，以防止元件淘汰对其最终产品设计造成影响。这反过来又会产生长期库存的问题。
产品生命周期短
产品生命周期变得非常短暂，出新款的速度比以往任何时候都快。然而，汽车、航空、军事和铁路等行业的许多制造商必须保证包括PCB的备件能供应二十年。这就需要提前购买并库存非常多元件和材料 。使问题进一步复杂化的是，大多数元件在没有非常特殊处理步骤的情况下，无法存储很多年。
风险
最大的危险因素是湿度。这是造成氧化和扩散两大缺陷的原因。
由于表面氧化，元件和PCB的可焊性会严重降低，而可焊性降低往往会导致完全失效。蒸汽和有害物质在元件和PCB的内部结构中的扩散会导致导体和绝缘层的长期分解。正确的处理和干燥储存可以避免这两种风险。
氧化过程 - 接触腐蚀
在极端干燥的大气中，不会发生腐蚀。腐蚀必须满足两个条件：氧化方法和水溶液，其作为电解质起作用。
空气中的氧气能作为氧化的方法，蒸汽（湿气）作为电解质。
氧气对金属或合金产生氧化作用的临界极限在40%~70％RH之间。这意味着每立方米必须存在8克以上的蒸气。
图1：元件由于吸收和快速释放水分而产生的微裂纹
扩散过程
大气中的蒸汽扩散到吸湿材料中。其原因是蒸汽压力，含义是存在于空气中蒸气的分压。 蒸汽压越高，组件或PCB吸收湿度越快，并且允许加工的时间越短。
图2：元件加工时间
根据IPC / JEDEC J-STD020D，分类为2a至5a等级的所有元件在蒸气压<2.82时均不吸收水分。 在这个等级，它们可以无限期存储和加工。（IPC / JEDEC-STD033C表7-1）。
储存柜应在超过24小时的时间中保持平均蒸气压
干燥储藏柜和湿度保护（防潮）袋这两种系统能有效、可靠地防止水分扩散。
对于五年以上的存储期，建议使用两种系统的组合。在5％RH的简单干燥储存柜内存放氮气填充湿度保护袋。
然而，湿度保护袋能否达到效果至关重要的一点是该元件的结构是机械稳定的，并且表现出非常低的扩散百分比。IPC / JEDEC-STD033C要求在24小时40°C条件下，湿气蒸气透过率（MVTR）小于0.002 g / 100in²。这个要求只有厚度为150μm的袋子能满足；90μm袋子的扩散百分比高很多，因此不合适。 防潮袋的效果明显低于IPC标准规定的最大值，MVTR 0.0006 g / 100in²。
湿度保护袋当然也必须防静电；它们必须标记为湿度敏感，并附上清楚记录湿度敏感度等级和包装日期的标签。
使用上述方法能够消除长期储存时氧化和扩散的危害。但是，另一个风险也必须考虑。
金属间化合物
两种不同的金属彼此扩散会形成金属间化合物，产生两种材料的混合材料。 金属间化合物生长是通过缺陷、污染、杂质、晶界和机械应力形成的晶体空位，将一种材料扩散到另一种材料中的结果。 在这些电子封装内有许多位置将不同的金属连接起来，其中包括硅片级互连和引线键合，引线框架电镀处理，焊点，倒装芯片互连等。存储期间，可能会出现金属间化合物生长，使得强度降低。
金属间化合物的增长速率与温度相关，温度每升高10°C，速率提高一倍。这种老化过程可以通过适当的冷却来减慢。然而，形成锡晶须的风险随着温度的降低而增加。研究和实践表明，12℃储存温度是最佳的，能够最大程度地减轻这两种风险。
Richard Heimsch是Protean Inbound和美洲Super Dry公司的总监。click here.
