对湿度敏感器件的严格控制

随着电子技术的不断发展，人们对电子产品的可靠性越来越关注，这同样促使制造厂商对湿度敏感器件（moisture-sensitive devices，简称MSD）的关注程度不断上升。在以往的电子组装过程中，这些可能都不是问题。但是随着元器件朝着小型化和廉价化方向的发展，塑料封装已经成为了常规做法。这时，确保潮湿气体不会进入器件内部就非常重要。

那么，潮湿气体会对MSD产生怎样的影响呢？它们会使组件在晶芯处产生“爆玉米花”似的裂缝、焊线会发生破裂，还可能在回流焊接期间会产生脱层现象，必须进行返修甚至要废弃该组装件。更为重要的是那些看不见的、潜在的缺陷，这些有可能对产品的可靠性造成严重的威胁。

为了能够有效地解决这一问题，专家们制定了相关标准来帮助制造厂商确定元器件对潮湿的敏感性，以及如何对此类元器件进行处理。J-STD-033是由美国电子工业联合会（IPC）和电子元件焊接工程协会（JEDEC）共同制定的。该标准对MSD的分类、处理、包装、运输和使用做了明确的定义。

对MSD器件的识别

一项能够精确地自动进行追踪，以及胜任装配和J-STD-033挑战的技术是RFID，它利用无线电频率进行识别。在一台RFID设备中最主要的是射频标签（也称为应答器），它能够附着在托盘和器件上面。

RF标签能够用来区别无源器件、半无源器件或者说有源器件，这主要取决于在标签上被激活和读取的信息。一台基本的RFID设备由三部分组件所组成：一根天线、一台具有译码装置的无线电收发机和一个应答机（它是一个RF标签）。该标签中安置有一块芯片和相关的电子线路。它可以通过特定的信息进行程控，能够通过手持式“阅读器”从几厘米到几米的距离范围内进行“读取”，距离的长短主要取决于所采用的技术。

在自动追踪MSD器件的应用设计中，RF标签包含有所有的相关材料和工艺过程的信息，包含部件的编号（part number，简称PN）、MS的等级，以及到期的确切时间。它们也能够包含元器件的厚度和进行烘干的相关类型等。当它们被首次附着到托盘和盘带上的时候，有关的信息在进行预置期间被存储在RF标签中。从在干燥的袋子外面所贴有的条形码标签上，可以粗粗的看到PN数值。有关MS等级和器件体的厚度一般无法通过条形码获取到，而必须输入或者从下拉菜单中进行选择。这些相关信息被存储在一个MSD数据库中。

根据元器件的厚度，RFID设备能够选择适当的形式进行烘焙处理。当MSD发生了不良的包装和标识的时候，维护好MSD数据库对于检测进入的元器件非常有用。否则，它们可能按照常规对潮湿非敏感器件的检测方法进行检测，从而绕过了有关的控制过程。

当元器件从它们的干燥袋中取出时，截止时间将由RFID系统进行自动计算获得。最低寿命和与之相关的截止时间可以根据工厂的环境状态进行调整（增加或者减少）。有关实际的状况可以通过设备打印输出，或者利用温度和RH传感器进行自动测算得到。

剩余的最低寿命在自然状态下是一个动态的信息，这意味着根据元器件暴露的情况，所给定的一批元器件的生命周期是可能发生变化的。为了能够对这些暴露的情况以及所采用的标准规则进行追踪，对于某一时间所给定的托盘或者盘带来说，当它从一个环境状态下移动到另外一个环境状态的时候，有关的日期和时间都必须进行记录，其中包括什么时候从干燥袋、干燥柜、烘焙炉中放入和取出等。

对MSD器件的控制

一旦器件被装载在供料器上或是贴装设备上，即使对托盘和盘带进行适当的观测，MSD信息的获取也可能很困难。因为缺少实时的观测，MSD存储在机器、供料器架子上、供料器储料库内等情况下，可能会暴露在外很长的时间，个别元器件可能将最终超过它们的最长暴露时间。由于这个原因，实施实时观察对于在贴装设备上的所有元器件是非常重要的。

解决方案是每当MSD从贴装设备上上载和下载的时候，对RF标签进行扫描。在现场的阅读器和控制器能够用来对所有潮湿敏感的元器件进行实时列单显示，同时也能显现组件仍具有的最少使用寿命。附加的功能，如声音或者视觉的报警系统，能够用来提示操作者在元器件到达它的寿命期限以前尽快予以使用。

在每种产品进行变换期间，部分的托盘会从贴装设备上移下，然后放置在一个干燥的储藏容器中，一直到下一次需要的时候再拿出来。用于干燥的储藏容器有两种形式，这在J-STD-033标准规范中给予了明确的规定：具有去湿功能的反复密封的干燥袋和干燥柜。对干燥容器中的所有材料进行实时观测是非常关键的，因为当先前暴露的元器件被重新放入干燥储藏容器以前，计算暴露时间的时钟仍在不断进行地计时。当相关部件使用期满和需要进行烘焙的时候，自动化的控制设备能够提供警示和警报作用。先进的警示作用能够在部件被要求再次加工生产以前，实现长期的烘干循环操作。

除了MSD数据库以外，自动控制系统具有一个记录所有操作运行的历史数据库。这样一个数据库可以用来精确的测定控制系统的关键度量能力和进行有关材料的计算，例如，烘焙循环的次数和平均的暴露时间等。

自动控制系统实质上是一个标准的组件，具有小型占地面积的控制器可以随着产品生产要求的变化，实施移除或添加。复合操作平台可以与网络进行连接，从而获得在生产现场的关于所有材料的集中信息，其中包括剩余的最低寿命和相关的物理位置等。这种系统也能够扩展成追踪部分的PCB装配工作，当电路板上的两侧均安置有MSD器件的时候，这项工作是非常有价值的。

使用RF标签来追踪元器件给人们提供了很多帮助。内置的存储器提供了确保追踪其他材料信息的能力，例如，批量和产量等。它能够非常有效地改善对存量器件的追踪和对贵重元器件的追踪。利用该技术也能够与现有的采用条形码的设备相综合，以满足供料机构的设置确认、元器件的批量追踪等。

结束语

追踪和控制MSD对优化生产成本和及时交付产品是非常关键的，而不是仅仅为了防止电路板失效。在以往工艺实施条件中，绝大多数场合下，能够及时地编制适当的规程，但是在随后的操作中往往是会产生问题的。这样有可能会导致MSD的暴露时间超出规定，从而危及电路板的质量和可靠性。

通过使用RFID技术，可以获得追踪和控制MSD强有力的解决方案。改善工艺控制的目的在于进一步提高电路板组件的质量和可靠性，并降低材料和制造中所产生的成本。