Moisture-Sensitive Components in SMT Assembly: MSL Guide

Oversigt

En MSL--vurderet rulle kan ankomme med en intakt etiket, bestå mængdebekræftelse og indlæse rent i en feeder. Ingen af ​​disse kontroller fortæller produktionsteamet, hvor meget gulvlevetid der er tilbage.

Fugtrelateret-pakkeskade udløses typisk under reflow, ikke under feeder-opsætning. En ikke-hermetisk pakke kan se normal ud, før den går i ovnen, selv når dens eksponeringshistorik er ufuldstændig.

For SMT-montering betyder effektiv MSL-kontrol, at man binder det nøjagtige producentens varenummer og pakkemulighed til posens-åbningstid, kumulativ eksponering fra omgivelserne, kontrollerede tørre-opbevaringsintervaller og hver resterende eksponering for genflow eller omarbejdning.

Fugtspærreposen giver en del af beviserne. Den rullespecifikke håndteringspost afgør, om beviset stadig kan understøtte en produktionsudgivelse.

 

Start med det nøjagtige MPN, ikke pakkefamilien

Moisture Sensitivity Level, eller MSL, beskriver, hvordan en klassificeret overflade-monteringspakke reagerer efter fugtabsorption og før eksponering for den specificerede reflow-proces.

Der refereres almindeligvis til to standarder:

• IPC/JEDEC J-STD-020 klassificerer fugt-/genstrømningsfølsomhed for anvendelige ikke-hermetiske overflademonterede enheder.
• IPC/JEDEC J-STD-033 omhandler håndtering, pakning, forsendelse, opbevaring, tørring og brug af fugt- og reflow-følsomme enheder.

Disse standarder tjener forskellige formål. Klassifikationen beskriver, hvordan pakken er bedømt. Håndteringsprotokollen viser, hvad der er sket med det faktiske materiale, siden det blev modtaget.

MSL-kravet bør ikke udledes af udsagn som:

• "Dette er en BGA."
• "Dette er en QFN."
• "Dette er en del af bilindustrien-."
• "Denne sensor ankom i en tør pose."
• "Denne pakke ligner en anden MSL 3-enhed."

Det korrekte udgangspunkt er den nøjagtige bestillingsbare komponent.

Materialegennemgang skal forbinde:

• producentens varenummer eller MPN;
• pakken eller bestillingssuffikset;
• den angivne MSL;
• den tilladte maksimale emballage kropstemperatur;
• kvalificeret behandlings-cyklusoplysninger, hvor det er angivet;
• den originale pakningsetiket;
• komponentproducentens aktuelle håndteringsanvisninger.

To enheder fra samme produktfamilie kan have forskellige pakkemuligheder, MSL-klassificeringer, maksimale pakketemperaturer eller kvalificerede behandlingsbetingelser. Pakkefamilie alene er ikke nok til at fastslå, hvordan en bestemt rulle skal håndteres.

Ikke alle enheder med omstrømning bruger den samme klassifikationsrute

J-STD-020 henvender sig primært til anvendelige overflademonterede halvlederenheder i plast.

Nogle LED'er, sensorer, moduler, optoelektroniske enheder, passive komponenter, konnektorer og andre produkter, der er genflowet, kan også bære fugt- eller proces-følsomme håndteringskrav. Disse krav skal bekræftes fra det nøjagtige MPN, original emballage, producentdokumentation, den relevante enheds-specifikke standard og den godkendte projektprocedure.

En fabrik bør ikke tildele en MSL, blot fordi en komponent ligner en anden fugtfølsom-pakke.

Gulvlevetid er et procesvindue, ikke en hylde-levetid

MSL gulvlevetid må ikke forveksles med:

• komponentens datokode;
• generel lagerholdbarhed;
• loddeevne levetid;
• færdigt-produkts driftsfugtighed;
• en automatisk udløbsdato efter åbning af posen.

Gulvets levetid er den tilladte omgivende eksponering før den gældende reflow-proces under definerede forhold.

Standard Floor-Life Reference

Denne tabel er en planlægningsreference. Det er ikke en universel bagetidsplan.

Produktionsbeslutningen afhænger stadig af:

• selve pakkeetiketten;
• komponentproducentens instruktioner;
• den pakke-specifikke top-temperaturgrænse;
• tidligere eksponering fra omgivelserne;
• kontrolleret-lagerhistorik;
• eventuelle resterende reflow- eller omarbejdningscyklusser.

"Ubegrænset" for MSL 1 betyder heller ikke ubegrænset lagerlevetid. ESD-beskyttelse, emballageintegritet, oxidation, forurening, sporbarhed og loddeevne forbliver separate materielle-kontrolproblemer.

En praktisk måde at spore hjuls historie

En MSL-mærkat beskriver, hvordan den emballerede enhed blev klassificeret. Den beskriver ikke alt, hvad der skete med den faktiske rulle efter modtagelse, åbning, kitting, iscenesættelse, delvis brug, opbevaring og genudgivelse.

I denne vejledning er materialepas blot et praktisk navn for den rulle-specifikke historie, der følger materialet gennem disse overdragelser. Det er ikke navnet på en IPC/JEDEC-formular.

Om en fabrik bruger en MES, en stregkodeetiket, et kontrolleret materialekort eller en manuel log er sekundært. Det, der betyder noget, er, at posten stadig peger på den korrekte rulle eller parti, når materialet udstedes igen.

En nyttig rullehistorie bør besvare fem spørgsmål:

1. Hvilken nøjagtig komponent og pakke er dette?
2. Hvad var dens verificerede tilstand, da den blev modtaget?
3. Hvornår blev den åbnet, og hvor meget omgivende eksponering har akkumuleret?
4. Hvilken kontrolleret lagrings- eller gendannelsesproces er blevet anvendt?
5. Kan det frigives til den næste relevante varmecyklus?

Core Reel-Level Records

Modtagelse: Bekræft etiketten, seglet og delens identitet

Den første nyttige materialestatus er ikke blot "taske til stede".

Fabrikken skal bekræfte, at delens identitet, tør-pakningstilstand og tilgængelig håndteringsbevis hører sammen.

Fugtfølsomt-materiale kan ankomme som:

• en intakt tørpakning fra producenten;
• en distributør-ompakket rulle;
• tidligere åbnede lager;
• kunde-leveret materiale;
• en delvis spole;
• skære tape;
• løse enheder i en bakke eller et rør.

En intakt fugtspærrepose eller MBB med en læselig etiket, acceptabel forsegling og understøttende pakkeoplysninger kan understøtte adgangen til den relevante opbevaringsproces.

En løs stribe komponenter uden dens originale pakkeoplysninger kan ikke automatisk modtage den samme status, blot fordi kropsmærkningen ser ud til at matche styklisten.

Delens identitet og fugtstatus er relaterede registreringer, men de kan ikke udskiftes. Det modtagende team kan bekræfte, at komponenten er det korrekte MPN, mens det stadig ikke er i stand til at bekræfte, at den er klar til reflow.

I praksis er modtagelse sjældent der, hvor rekorden fejler fuldstændigt. Det svage punkt er normalt overdragelsen. Posen og etiketten kan kontrolleres korrekt ved indgående inspektion, men den brugbare status kan stadig gå tabt senere, hvis kitting, line-staging og materialeretur opretholdes som separate optegnelser.

Hvad fugtindikatorkortet kan bekræfte

Et fugtighedsindikatorkort, eller HIC, giver bevis for den fugtighed, der nås inde i MBB.

Den måler ikke direkte den fugt, der absorberes af hver komponent i pakken.

En acceptabel HIC løser ikke:

• en manglende MSL-etiket;
• en ukendt tidligere åbningstid;
• en punkteret eller dårligt forseglet pose;
• eksponering før ompakning;
• blandede partier;
• en udokumenteret bage;
• manglende lagerposter.

En unormal HIC bør udløse en kontrolleret gennemgang baseret på emballageetiketten, korttypen, producentens instruktioner og gældende håndteringsprocedure. Det bør ikke reduceres til en uformel accept-eller-afvisningsbeslutning på SMT-linjen.

 

Åbning af MBB: Start Exposure Record

En rulle behøver ikke at nå placeringsmaskinen, før dens eksponeringshistorik bliver relevant.

MBB kan åbnes for:

• indgående inspektion;
• mængdetælling;
• etiket verifikation;
• opdeling af materiale mellem job;
• komponent kitting;
• forberedelse af feeder;
• første-artikelopsætning.

At åbne posen til en kort opgave er stadig en væsentlig begivenhed.

Åbningsposten skal forblive forbundet til:

• MPN og pakke mulighed;
• rullens eller partiets identitet;
• åbningsdato og -tidspunkt;
• den gældende MSL;
• job- eller kitopgaven;
• opbevaringsforholdet;
• personen, stationen eller processen, der åbner materialet.

Det er her MSL-håndtering og component kitting krydser hinanden.

Kitting kan bekræfte, at den korrekte del, mængde, pakke og produktionsformat er tilgængeligt. Det garanterer ikke, at materialet forbliver inden for dets tilladte eksponeringsvindue, mens resten af ​​jobbet forberedes.

Et sæt kan være komplet, men kan stadig ikke frigives til SMT-linjen, hvis dets fugteksponerings-registrering er ufuldstændig.

For projekter, der involverer indkøbte,-kundeleverede eller afsendte materialer, er STHL'sIndkøb af komponenterservicesti forklarer, hvordan styklistegennemgang, sourcing, materialeforberedelse og komponentkit forbindes med PCB-samling.

 

Line Staging: Tæl ventetiden

Et hjul kan bruge mere tid på at vente end at placere.

Materiale kan forblive uden for den godkendte tørre-opbevaringstilstand, mens det er:

• læsset på en offline feeder-vogn;
• iscenesat ved siden af ​​placeringsmaskinen;
• venter på en opsætningsvogn;
• holdes under stencil eller programjustering;
• forsinket af en anden manglende stykliste;
• venter på den første-artikelgodkendelse;
• båret på tværs af skift;
• påvirket af vedligeholdelse af udstyr eller et ledningsstop.

Gulvets-levetid skal tage højde for den relevante tid uden for den godkendte opbevaringstilstand.

En to-timers SMT-kørsel betyder ikke to timers eksponering, da rullen blev åbnet under det forrige skift.

Dette bliver sværere at administrere i prototype, pilot-opbygning og høj-mixproduktion:

• forskellige hjul til det samme job kan åbnes på forskellige dage;
• en del af et sæt kan være klar, før den komplette stykliste er tilgængelig;
• et hjul kan vende tilbage til kontrolleret opbevaring, mens et andet forbliver i scene;
• en delvis rulle kan understøtte flere produktionskørsler;
• linjeprioriteterne kan ændre sig efter opsætningen er begyndt.

Split builds er særligt lette at fejllæse. En rulle kan åbnes for første-artikelopsætning, kun bruge nogle få komponenter, vende tilbage til lageret og derefter udstedes igen, efter at produktionsplanen ændres. Komponentantallet er næsten uændret, men gulvets-livsposition er det ikke.

På gulvet er det nyttige tal den resterende etagelevetid på det rulle-ikke det planlagte starttidspunkt for arbejdsordren.

Papirmærker og manuelle logfiler kan fungere, når de er kontrollerede, læselige og bundet til materialet. En MES løser ikke problemet, hvis operatører undlader at registrere åbnings-, returnerings- eller opbevaringsbegivenheder korrekt.

 

Linjeretur: Bevar den resterende etage-livsstatus

Ubrugt materiale bør ikke vende tilbage til lageret, som om det var uåbnet lager.

En kontrolleret linje-returproces bør bevare:

• MPN;
• det originale parti og rullens identitet;
• den tid, der er fjernet fra godkendt opbevaring;
• kumulativ eksponering fra omgivelserne;
• resterende etage-levetidsstatus;
• produktionsordren og linjereferencen;
• returtiden;
• emballagens tilstand;
• enhver unormal hændelse eller afvigelse.

Dette er især vigtigt for prototype- og PCBA-projekter med lavt-volumen, hvor et hjul kan understøtte flere builds over en periode på uger eller måneder.

En af de mest vildledende returneringsbetingelser er en ren rulle i en frisk MBB uden tilbageværende-gulv-indgang. Emballagen ser kontrolleret ud, men produktionsstatus er endnu ukendt.

Den returnerede rulle skal bevare sin tidligere historie, når den kommer ind på kontrolleret opbevaring, pakkes om eller udstedes igen.

En ny etiket bør ikke overskrive den oprindelige partiidentitet. En ny MBB bør ikke behandles som bevis på, at enhederne var tørre før genforsegling.

 

Dobbeltsidet-samling: Tag højde for det andet reflow-pas

Komponenter, der er monteret på den første side, kan stadig se en anden reflow-passage.

Et delvist samlet bræt kan også vente før:

• anden-sideudskrivning og placering;
• endnu en planlagt reflow-cyklus;
• forsinket komponentinstallation;
• reparation eller omarbejde.

Håndteringsplanen skal derfor dække hele montageforløbet, inklusive eventuel ventetid mellem siderne.

Procesplanen skal definere:

• hvilket loddetrin er den endelige relevante varmeeksponering;
• hvordan venteforhold mellem monteringssiderne kontrolleres;
• hvor delvist samlede brædder opbevares;
• hvilke installerede pakker vil opleve endnu en varmecyklus;
• hvordan produktionsforsinkelser eskaleres;
• hvordan udskiftningskomponenter, der bruges under omarbejde, håndteres.

Produktionsskiftet kan afsluttes, mens fugtkontrolforpligtelsen fortsætter.

AOI-resultater erstatter ikke materiale-håndteringsregistreringen. Fugteksponering kontrolleres før reflow gennem pakkedata, timing, opbevaring og dokumenteret disponering.

MSL må heller ikke forveksles med miljø- eller drifts-luftfugtighedskravene for det færdige produkt. Disse hører til en separat design- og pålidelighedsvurdering.

Tør opbevaring, ompakning og bagning udfører forskellige opgaver

Disse handlinger er ofte grupperet sammen, men de er ikke udskiftelige.

Tør opbevaring betyder kun noget, når skabets tilstand, opbevaringstid, emballage og tidligere eksponering er kendt. "Opbevares i et tørt skab" er ikke en komplet materialerekord i sig selv.

Ligeledes skaber genlukning af en rulle en ny opbevaringstilstand. Det rekonstruerer ikke en ukendt eksponeringshistorie.

Bagning er en kontrolleret restitutionsproces

Bagning kan være påkrævet, når en godkendt genvindingsprocedure kræver, at absorberet fugt skal fjernes før genflow.

Det bør ikke påføres automatisk på hver åbnet rulle.

En kontrolleret beslutning kan afhænge af:

• den nøjagtige MSL;
• pakke krop tykkelse;
• kendt eller ukendt eksponeringshistorie;
• eksponeringstilstand og varighed;
• komponentproducentens instruktioner;
• tørretemperatur og varighed;
• den gældende J-STD-033-procedure;
• bærertemperaturkapacitet;
• post-identifikation og emballering.

▎En universel regel som den følgende er ikke teknisk ansvarlig:

Alle udsatte MSL-komponenter skal bages ved 125 grader i 24 timer.

Den korrekte proces afhænger af den faktiske enhed, pakke, transportør, eksponeringshistorik og producentens instruktioner.

Unødvendig eller gentagen høj-temperaturbagning kan også skabe bekymringer, der involverer bærematerialer, komponentfinish eller loddeevne, afhængigt af delen og processen.

Tjek bæreren før ovnen

Enheden kan tåle en temperatur, som dens bærer ikke kan.

Inden bagning skal du kontrollere, om materialet holdes i:

• en bagebakke;
• en ikke-bagbar bakke;
• tape og rulle;
• et rør;
• en kunde-leveret container;
• en midlertidig produktionsbærer.

Hvis komponenter skal overføres før bagning, bliver denne overførsel en anden kontrolleret operation. ESD-beskyttelse, del- og partiidentitet, polaritet, orientering, kontamineringskontrol, mængde, mærkning og ompakning skal alle forblive intakte.

Ellers kan et fugtgendannelsestrin- skabe et nyt parti-identitet, orientering eller kontamineringsproblem.

Når historien er ufuldstændig: Definer en disposition

Ukendt historie bør ikke konverteres til kendt historie gennem antagelse.

Ved frigivelsespunktet skal materialet have en dokumenteret disposition:

• frigivelse til produktion inden for det bekræftede gulv-livsvindue;
• gennemføre en godkendt tørre- eller bageproces og derefter gen-frigive;
• hold for teknik, kvalitet eller kundedisposition;
• erstatte eller returnere materialet, når nyttiggørelse ikke er godkendt.

En beskadiget taske eller ufuldstændig registrering gør ikke automatisk komponenterne ubrugelige. Det betyder, at rullen forbliver i venteposition, indtil teknik, kvalitet eller kunden er enige om næste trin.

Nøglefærdige og afleverede materialer flytter bevisgrænsen

Kunde-leverede komponenter er ikke automatisk mindre pålidelige end fabriks-materiale.

Forskellen er, hvor meget af den tidligere håndteringshistorik, der er synlig for EMS-udbyderen.

Før produktionen bør begge parter aftale, hvem der kan:

• godkende bagning;
• godkende overførsel til en anden transportør;
• acceptere distributør-ompakket materiale;
• udskifte udsatte komponenter;
• godkende brug af materiale med ufuldstændige optegnelser;
• acceptere omkostninger eller tidsplan effekter;
• godkende en procesafvigelse.

At have komponenterne på stedet gør ikke jobproduktionen-klar, hvis ingen kan understøtte deres udgivelsesstatus.

Hvad OEM-købere bør spørge før SMT-udgivelse

OEM-købere behøver ikke at designe fabrikkens interne MSL-procedure.

De bør bekræfte, at processen kan besvare følgende spørgsmål:

1. Hvordan verificeres den nøjagtige MSL og maksimale pakke kropstemperatur?
2. Hvilken hændelse starter eller genoptager eksponeringsregistreringen?
3. Hvordan er ventetid under kitting og line-staging inkluderet?
4. Hvilken information følger en ubrugt rulle tilbage til opbevaring?
5. Hvordan håndteres delvist monterede plader før endnu en reflow?
6. Hvad sker der, når åbnings- eller lagerhistorikken er ukendt?
7. Hvem kan godkende bagning, udskiftning eller afvigelse?

Nyttige projektoplysninger kan omfatte:

• komplette producentens varenumre;
• pakke- og bestillingssuffikser;
• godkendte indkøbskanaler;
• tilgængelig MSL og top-temperaturoplysninger;
• den nøglefærdige, hybride eller konsignerede materialemodel;
• original MBB og etiketoplysninger;
• tidligere åbnings-, tørrings- eller ompakningsposter;
• det forventede antal reflow-cyklusser;
• en planlagt opdelt-produktion eller gentagen-produktionsplan;
• krav til parti og dato-kode;
• bemyndigelse til inddrivelse eller udskiftning;
• instruktioner til ubrugt materiale.

Et praktisk leverandørgennemgangsspørgsmål-er:

▎Forklar, hvordan MSL-vurderede komponenter identificeres, tids-spores, lagres, returneres fra SMT-linjen og frigives gennem den endelige relevante reflow-og hvordan materiale med en ukendt historik håndteres.

Det spørgsmål afslører mere om processen end at spørge, om fabrikken ejer et tørskab eller en bageovn.

 

Hvordan STHL forbinder materialekontrol med PCB-samling

Shenzhen STHL Technology Co., Ltd. (STHL) leverer PCB-montage og projekt-baseret komponent sourcing under nøglefærdige, delvise-nøglefærdige, hybrid- og kunde-leverede eller afsendte-materialemodeller.

Inden for et bekræftet projektomfang kan materiale-beredskabsgennemgang dække:

• den nøjagtige MPN og pakkemulighed;
• indgående tør-pakke- og etikettilstand;
• tilgængelig MSL og top-temperaturoplysninger;
• åbning eller eksponeringsregistreringer;
• komponent-kitting-status;
• kontrollerede-opbevaringsoplysninger;
• bageoptegnelser, hvor det er relevant;
• SMT linje udstedelse og returnering;
• den planlagte reflow-sekvens.

Inspektionsresultater og materialeregistreringer kan også logges i MES i henhold til projektets krav. Den nøjagtige sporingsmetode, opbevaringstilstand, nyttiggørelsesprocedure og dispositionsmyndighed bør bekræftes i forhold til det enkelte projekt og tilstanden af ​​det modtagne materiale.

For projekter, der kræver materialeforberedelse, SMT-placering, reflow, inspektion og produktionsudførelse, der skal koordineres, skal du gennemgå STHL'sPCB samlingkapaciteter.

 

Konklusion

MSL-kontrol er ikke en lagerkontrol, der udføres én gang ved modtagelse.

Det er en kontinuerlig optagelse på rulle-niveau, der følger den nøjagtige komponent gennem tørpakning, åbning af pose, komponentkit, linjeopstilling, kontrolleret opbevaring, linjeretur, delvist afsluttet samling, endelig reflow og enhver godkendt gendannelsesprocedure.

En MBB bevarer en opbevaringstilstand. Et tørskab klarer forholdene fremadrettet, mens en godkendt tørre- eller bageproces kan genvinde materiale, når det er nødvendigt. Ingen af ​​disse kontroller erstatter en sporbar håndteringshistorik.

Den sikreste frigivelsesbeslutning for fugt-følsomme komponenter i SMT-samling er baseret på, hvad der kan verificeres om den nøjagtige MPN, kumulativ eksponering, opbevaringshistorik og næste varmecyklus-ikke på, hvor normal rullen ser ud, når den når frem til føderen.

For en build, der inkluderer MSL-vurderede eller kunde-leverede komponenter, skal du sende stykliste, Gerber-filer, CPL eller vælge-og-data, samlingstegninger, mængde, målgennemløbstid og testkrav gennemforespørgselsformular.

For afsendt materiale skal du inkludere enhver tilgængelig pose-åben, tør-opbevarings-, ompaknings- eller bagehistorik. Du kan også kontakte STHL påinfo@pcba-china.com.