О! Зинка, ты уже такая влажная!!!

Читая интернеты технического толка, у меня складывается устойчивое мнение, люди не всегда знают, что воде свойственно кипеть, при температуре около 100ºC.

Собственно к чему это я…. Попробуйте в печь запихнуть закрытую стеклянную колбу с водой, и включить печку на типичную температуру пайки, ну скажем на 240ºC. Что произойдет? Правильно, вода закипит, и давление пара неминуемо разорвет стеклянную колбу… или колбу из любого другого материала. Это замечательное свойство воды активно используется человечеством на протяжении многих веков.

И все-бы было хорошо… если-бы не одно но… внутри современных  SMD компонентов часто встречаются микро-полости и микро-трещены, которые со временем насасывают влагу из окружающего воздуха через поры в материале корпуса. В результате внутри компонента скапливается влага, которая при пайке мгновенно превращается в пар высокого давления, и компонент неминуемо разрывает.

Этот эффект так-же называют “эффект попкорна” (не путать с popcorn noise). Проявления его очень разнообразны… от образования вздутий корпуса и трещин, до разрыва электрических соединений внутри чипа, откола кусков корпуса и повреждение кристалла.

По этой причине, сегодня все компоненты тестируются, и по результатам теста назначается соответствующий уровень чувствительности к влажности MSL “Moisture Sensitive Level”. И если он больше единицы (MSL 2…6), то это означает, что тесты компонент не прошел, так как его разрывало при пайке, он выходил из строя, деформировался и т.п.

По этому, если компоненту присвоен опасный уровень MSL от 2 до 6-го, он обязан быть сухим внутри перед любой операцией пайки.

Официальные поставщики компонентов хранят такие детали исключительно в шкафах сухого хранения, где влажность не превышает 1…5% RH, и транспортируют детали строго в герметично запаянных контейнерах, с пакетиками влаго-поглатителя, чтобы избежать насасывания компонентом влаги из воздуха.

Методы хранения, транспортировки и сушки превосходно описано в стандарте JEDEC J-STD-033D. И да, о этом стандарте по идее должны знать абсолютно все, кто занимается пайкой SMD компонентов феном, в печи, или с помощью ИК, когда компонент целиком нагревается до температур свыше 200ºC. Но как показывает практика, даже в далеко не во всех сервисных центрах о нем знают. По этому очень часто можно наблюдать вот такие отзывы о компонентах, которые хранятся и транспортируются неверно.

Ну… современность к сожалению диктует свои правила… К примеру, нигде в мире сейчас нет в продаже у официальных дилеров Зинок (SoC Xilinx Zynq-7000 (XC7Z010)), а очередь на производство варьируется от года до 2-х лет.

Приходится покупать их у третьесортных поставщиков, к примеру на АлиЭкспресс, где у продавцов естественно они хранятся неверно, и тем более естественно что и транспортируются они тоже неправильно.

Что-же делать? Если вчитаться в стандарт, то легко найти волшебную табличку:

Которая гласит, что нужно просто просушить компонент, в течении определенного времени в определенных условиях.

Сверяемся с документацией на микросхему XC7Z010-1CLG400, видим что она MSL 3, и даташит так-же говорит нам, что сушить ее надо при 125ºC.

Поскольку у нас BGA микросхема, но ее размер не превышает 17*17мм, то по табличке, сушить ее надо 9 часов.

Для этого нам пригодится старенькая печка.

Так-же надо помнить, что все с чем микросхемы будут хранится так-же в обязательном порядке подвергается сушке, чтобы влага оттуда не мигрировала в чип. По этому паллеты обычно делают термостойкими(до 150ºC) и очень дырявыми, чтобы пары могли покинуть микросхему при сушке. Собственно ими и воспользуемся! Расположим на кусках палеты роту Зинок, и запихнем ее в печку.

Вместе с ними просушим(восстановим) и силикагель, который будет выступать дополнительным поглотителем влаги.

Обычный силикагель у меня весь оказался засыпанный в кошачьи лотки, по этому пришлось купить немного индикаторного силикагеля для сушки обуви в соседнем хоз-маге. blush И сделать для него из подручных средств тонкий целлюлозный паропроницаемый пакетик.

Спустя 10 часов сушки нон-стоп при 125ºC, при умеренной вентиляции печи, мы получаем сухую палету, сухой силикагель и сухие чипы.

Шкафа сухого хранения у меня нет, а стандарт гласит, что при естественной влажности и температуре через 168ч. после окончания сушки, компонент снова “увлажнится”. По этому либо надо все эти чипы успеть за это время впаять, либо пока чипы сушаться, успеть сходить в хозяйственный магазин и купить самый дешманский вакуумный упаковщик с небольшими пакетами.

Ведь когда сушка завершена, по стандарту, у нас есть ровно 1 час, чтобы успеть:

  • Провести финальную визуальную инспекцию чипов с микроскопом с 40-ка кратным увеличением, на отсутствие трещин и повреждений. Согласно стандарта JEDEC J-STD-020F.
  • Подготовить осушитель(силикагель).
  • Подготовить пакет с вакуумным упаковщиком.
  • Продуть азотом ОСЧ 99.999%, заряженное в пакет содержимое.
  • И тут-же сразу после продувки, все это отсосать и герметично заварить упаковщиком.

Поскольку китайские продавцы для “обновления” и убирания следов эксплуатации, научились не только реболить их но и шлифовать маркировку и наносить новую лазерную маркировку. Чипы уже не новые и по результатам финальной инспекции из 17 чипов визуально годными были признаны 12 и упакованы по всем правилам. А 5, поскольку содержат трещины со стороны шаров или какие либо дефекты, были запакованны отдельно, не столь педантично. Так сказать “на черный день”.

Резюмэээ.

Даже если чип при пайке не вышел из строя, но в нем образовались микротрещины, то в будущем через них могут проникнуть ионные загрязнения, которые убьют нежный 28-ми нанометровый кристалл.

Помни запасливый хомячок!!! Подготовив пачку чипов правильно, ты не только увеличишь собственное спокойствие, но и существенно увеличишь выживаемость чипов. А если тебе вдруг потребовался чип из пачки,  быстро достаем его, пачку снова продуваем азотом, вакуумируем и завариваем. И вуаля, на руках сухой чип, который гарантированно не ебанет при пайке если его запаять в плату в течении пары часов после извлечения из пакета.

Понятное дело, что наши сервис-центры такими вещами заморачиваться не станут…. ну ебанул у них при пайке чип… focus ну бывает…. Клиент всё равно заплатит дохрена денег beach

Мы же любители, считаю, что должны быть на голову выше этого, и делать все правильно. cool Да и пакеты с простыми вакуумными упаковщиками совсем не дорого стоят.

По хорошему, туда надо добавлять еще и индикаторные карточки, для измерения влажности в пакете, но они пока еще не приехали с АлиЭкспресс. Ждю!