Co to są elementy MSD? Montaż PCB - jakie problemy sprawiają elementy MSD?

Komponenty MSD (Moisture Sensitive Device) czyli elementy wrażliwe na wilgoć są dość powszechnie wykorzystywane w montażu płytek PCB. W związku z tym, wymagane jest zabezpieczenie tych elementów przed zawilgoceniem, a jeśli już do niego dojdzie potrzebna  jest specjalistyczna obróbka, która pozwoli wyeliminować czynniki ryzyka pojawiające się w trakcie realizacji montażu PCB oraz lutowania komponantów MSD. Jakie problemy występują najczęściej w aspekcie stosowania komponentów MSD oraz jak można je wyeliminować?

Głównym zagrożeniem dla komponentów MSD jest wilgoć

Nadmierna wilgoć to jeden z głównych czynników ryzyka występujący przy montażu oraz obróbce płytek PCB i elementów MSD. Specyficzna powierzchnia tych płytek absorbuje parę, która następnie dociera do materiału bazowego. Gdy współczynnik absorpcji pary jest zbyt wysoki, zachodzi poważne ryzyko uszkodzenia płytki w obrębie półprzewodników oraz wiązań. Nadmierna wilgoć w procesie lutowania może również doprowadzić do uszkodzenia materiału kompozytowego. Co gorsza, nie zawsze da się wykryć powstałego uszkodzenia, które objawią się dopiero usterką finalnego produktu lub po pewnym czasie użytkowania.

Największe ryzyko wystąpienia uszkodzeń zachodzi w momencie lutowania rozpływowego, gdy komponenty MSD są nanoszone na płytkę PCB. Wówczas, nagłe oraz bardzo wyraźne zmiany temperatury otoczenia mogą doprowadzić do rozszerzania obudowy, aż w końcu do jej pęknięcia. Bardzo powszechnym problemem jest również zjawisko delaminacji wewnętrznej.

Dlaczego komponenty MSD są tak delikatne?

Komponenty MSD to hermetycznie zamknięte elementy elektroniczne stworzone na bazie tworzyw sztucznych oraz materiałów organicznych. Nadmierna wilgoć może przechodzić przez obudowę, gromadząc się na łączeniach materiałów stosowanych do produkcji komponentu. W procesie produkcji należy zwrócić uwagę na szereg czynników: wymiary, rodzaj materiałów oraz ich właściwości, projekt obudowy oraz temperaturę lutowania rozpływowego. Tylko odpowiednie obchodzenie się z komponentami MSD zagwarantuje im oczekiwaną żywotność.

Jak zapobiegać problemom w montażu i lutowaniu komponentów MSD?

Wrażliwe komponenty SMD posiadają odrębną klasyfikację wrażliwości. Wyróżniamy osiem poziomów wrażliwości na wilgoć. Do każdego poziomu dołączone są szczegółowe wytyczne, które informują, w jaki sposób należy przechowywać, transportować, montować oraz lutować komponenty MSD. Wszystkie wytyczne zostały opisane w standardzie oznaczonym kodem IPC/JEDEC-J-STD-033A. Norma ta jest uznawana na całym świecie i powinna być przestrzegana przez firmy zajmujące się montażem płytek PCB z wykorzystaniem komponentów MSD.

Normy dla obróbki komponentów MSD pozwalają skutecznie zredukować ryzyko wystąpienia wad spowodowanych przez nadmierną wilgoć. W aspekcie przestrzegania tych norm, istotny jest stopień zaawansowania technologicznego na linii produkcyjnej. Do precyzyjnej kontroli komponentów potrzebny jest specjalistyczny sprzęt lub system nadzoru na wrażliwymi komponentami wdrożony w firmie w celu uniknięcia zawilgocenia. Tylko w ten sposób można wykryć drobne defekty jeszcze na etapie produkcji i nie dopuścić do ich wypuszczenia na rynek.