전기 부품의 수분 민감도 수준

전기 부품을 구성하는 데 사용되는 다양한 재료는 시간이 지남에 따라 공기 중의 수분을 흡수할 수 있습니다. 이 문제는 리플로 솔더링이 도입되면서 처음으로 발생했는데, 여기서는 부품이 짧은 기간 동안 갑작스러운 고온에 노출됩니다. 이 문제는 무연 솔더로의 전환으로 인해 리플로 공정 중에 더 높은 최고 온도가 발생하면서 더욱 악화되었습니다. 수분 민감성의 유병률이 증가한 다른 요인으로는 전통적으로 사용되던 더 비싼 밀폐 재료보다 열등한 성질을 가진 플라스틱과 같은 더 저렴하고 얇은 재료가 있습니다.

수분은 기화되어 부품에 손상을 일으킬 수 있습니다. 이는 부품 패키지를 약화시키는 미세 균열, 부품의 일부가 분리되는 완전한 균열, 또는 다이 패드와 그 수지 커버 사이의 표면 박리 형태일 수 있습니다. 손상의 유형에 관계없이 결과적으로 부품을 교체해야 합니다.

습기 증발로 인한 손상은 즉시 눈에 띄지 않고, 장치가 조립되어 테스트된 후에야 나타날 수 있으며, 장치가 올바르게 작동하는 것처럼 보일 수 있을 정도로 경미할 수 있지만, 이후 서비스 중에 조기에 실패할 가능성이 있습니다. 일반적으로, 패키지가 가장 얇은 부분에서 균열이 발생하는데, 표면 실장 구성 요소의 경우 일반적으로 PCB에 가까운 하단면에 있어 시야에서 벗어나게 됩니다. 마찬가지로, 구성 요소의 보이는 부분의 표면에 있지 않는 한, 미세 균열도 시각적으로 눈에 띄지 않습니다.

주요 문제는 마이크로컨트롤러와 기타 복잡한 장치에서 습기 증발로 인한 손상입니다. 다이에서 나오는 섬세한 금속 와이어와 표면 실장 패드는 보통 플라스틱으로 캡슐화됩니다. 이 패키징의 어떤 균열도 와이어를 파손시킬 수 있으며, 이는 MCU가 작동할 때까지 감지되지 않을 수 있습니다. 전원 공급 핀이 아닌 경우에는 더욱 그렇습니다.

이 문제가 얼마나 흔한가요?

이 문제가 발생할 가능성은 사용된 포장 재료의 종류와 구성 요소가 습기에 노출되는 시간의 길이에 달려 있습니다. 이는 주로 구성 요소가 얼마나 오랫동안 저장되는지, 어떻게 보호되는지, 그리고 저장 단계에서 어떤 환경 조건에서 저장되는지에 달려 있습니다. 구성 요소가 저장소에서 나와 보호 포장에서 제거되면 이는 바닥 수명에 달려 있습니다. 이는 구성 요소가 주변 환경 조건에 노출되는 시간의 길이와 그 조건이 무엇인지입니다.

구성 요소 내로 습기가 확산될 수 있는 속도는 그것의 습도와 온도에 따라 달라집니다. 온도가 높을수록 환경에 존재하는 습기가 포장 재료를 더 빨리 침투합니다. 이 흡수는 재료 내의 습기 농도가 환경의 습기 농도와 일치할 때까지 계속됩니다. 상대 습도가 높을수록 흡수되는 습기의 양이 더 많아집니다.

구성 요소의 제조 중 노출 시간과 PCB에 조립된 후 리플로 솔더링을 위해 준비되는 기간은 저장 시간과 저장을 떠난 후 PCB에 장착될 때까지의 시간에 비해 무시할 수 있습니다. 주요 환경 요인은 습도, 온도, 그리고 이 시간의 길이입니다.

습기에 민감한 포장재의 사용은 집적회로 및 센서와 같은 캡슐화된 구성 요소를 포함하며 커넥터와 PCB까지 확장됩니다. 장치의 각 항목에 대한 데이터시트를 확인하는 것만으로 어떤 부품이 습기에 민감한지 확실히 알 수 있습니다.

보관 수명

습기에 민감한 모든 구성 요소는 일반적으로 건조제 젤과 불활성 환경이 포함된 밀봉된 보호 포장재에 포장되어 배송되어야 합니다. 포장재는 구성 요소를 저장할 수 있는 최대 기간을 나타내며, 일반적으로 몇 년입니다. 습기에 특히 민감한 부품은 부품의 상태를 시각적으로 나타내기 위해 포장 내에 습도 지시기가 포함되어 배송되는 경우가 많습니다. 보호 포장이 손상되지 않고 저장 시설의 환경 조건이 사양 내에 있는 한, 이는 다른 구성 요소 유형을 다루는 것과 다르지 않아야 합니다.

습도 민감도 수준

습기 민감도 수준표준화된 습도 민감도 수준(MSL)은 어떤 부품이 습도에 민감한지를 식별하기 위해 정의되었습니다. 이러한 수준은 구성 요소가 습기에 의해 부정적인 영향을 받기 전에 주변실온과 습도 수준에 얼마 동안 노출될 수 있는지를 결정합니다. 여기서 주변은 30^oC 이하 및 상대 습도 60% 이하로 정의되며, 제한 없는 MSL 1의 경우는 30^oC 이하 및 상대 습도 85% 이하로 정의됩니다.

구성 요소 건조란 무엇인가?

습기에 민감한 부품에 천천히 그리고 부드럽게 열을 가하면 손상을 주지 않으면서 습기를 제거할 수 있습니다. 이러한 부품들은 제조 과정 중에 보호 저장 포장에 넣기 전에 베이킹 과정을 거치게 됩니다. 사용 전에 베이킹이 필요한 부품의 경우, 이 베이킹 과정을 반복하여 추가적인 습기를 부드럽게 제거하여 솔더링 전에 부품의 습기 함량을 "리셋"할 수 있습니다. 부품을 베이킹해야 하는 온도와 시간은 부품 제조에 사용된 재료, 두께, 그리고 습기 함량에 따라 달라집니다. 베이킹 과정이 며칠이 걸릴 수도 있다는 것은 드문 일이 아닙니다.

부품을 베이킹해야 할 경우 염두에 두어야 할 중요한 요소는, 제대로 수행되지 않은 베이킹 과정이 솔더 패드의 산화를 일으킬 수 있으며, 이는 솔더링 후 연결성이 떨어지는 결과를 초래할 수 있다는 것입니다.

제 PCB가 영향을 받을까요?

사용하는 PCB의 유형에 따라, 리플로우 공정 중에 수분 흡수로 인해 비슷한 유형의 손상을 입을 수도 있습니다. 민감도는 기본 라미네이트를 구성하는 재료, 재료의 두께, 층수, 완성된 추적 디자인에 따라 달라집니다. 일반적으로 FR4는 수분에 강한 것으로 간주되는 반면, Kapton은 수분에 민감합니다. 구리 면적, 추적 두께, 도금된 스루홀의 종횡비, 표면 처리의 사용과 같은 요소들이 모두 영향을 미칠 수 있습니다.

수분 민감도 관리

일반적인 조언은 구성 요소와 PCB를 다룰 때 주의하고, 가능한 한 낮은 습도 환경에서 보관하는 것입니다. 데이터시트와 포장에 있는 조언을 따르면 크게 잘못될 일은 없습니다. 바닥 수명이 문제라면, 가능한 한 건조하게 유지하는 임시 저장 솔루션에 투자하는 것을 고려해 보세요. 제습 건조 캐비닛은 은행을 깨지 않으면서도 훌륭하고 유연한 솔루션입니다. 이들은 활성 수분 추출을 사용하거나 간단한 재사용 가능한 건조제를 사용하여 내부의 상대 습도를 조절합니다. 돈이 문제가 아니라면, 내부 공기를 불활성 질소로 대체하는 저장 솔루션이 대안적인 솔루션을 제공합니다.

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