فيزياء بكرة جزئية: لماذا نختتم قبل أن ننام

في تصنيع الإلكترونيات، المكون الأكثر خطورة هو غالبًا ما تم استخدامه بالفعل. وجود بكرة مفرغة ومختومة بالكامل من قبل من موزع مثل Digi-Key أو Mouser هو كمية معروفة وآمنة. ولكن لحظة كسر الختم و وصول البكرة إلى المغذي، تبدأ ساعة العد التنازلي. عند انتهاء التشغيل وبقاء بكرة جزئية، تحديد كيفية التعامل مع تلك المخزونات المتبقية يحدد ما إذا كانت الدفعة التالية من الإنتاج ستنتج ألواحًا وظيفية أم خردة مكلفة.

هذا ليس عن ترتيب المستودع؛ إنه عن الديناميكا الحرارية.

عندما يكون جهاز حساس للرطوبة — مثلا، BGA أو QFN — معرضًا للهواء المحيط في مصنع الإنتاج، يبدأ غلافه الإيبوكسيدي القابل لامتصاص الماء بامتصاص بخار الماء. يعمل مثل الإسفنج. إذا تم وضع هذا المكون لاحقًا على لوحة وأرسل من خلال فرن إعادة التدفق، ترتفع درجة الحرارة إلى 240°C أو 260°C خلال ثوان. الماء المحتجز داخل العبوة البلاستيكية لا يسخن فقط؛ بل يفجر إلى بخار فائق السخونة. نظرًا لأن الماء يتوسع بحوالي 1,600 مرة في الحجم عندما يتحول إلى بخار، فإن الضغط داخل ذلك المكون الصغير يصبح متفجرًا. النتيجة هي

الدفاع الوحيدة ضد هذه الفيزياء هو بروتوكول إغلاق صارم، يكاد يكون جنونيًا. حقيبة حاجز الرطوبة (MBB) ليست مجرد تغليف — إنها كبسولة زمنية.

الساعة التراكمية

تطارد العديد من الباحثين أسطورة دائمة بأنها وقت

هذه الحقيقة تفرض علينا كيفية التعامل مع البكرات الجزئية فور خروجها من آلة الالتقاط والتثبيت. الفاصل بين

هذه الصرامة غالبًا ما تربك العملاء الذين يزودون موادهم الخاصة. عندما نستلم مجموعة موكلة، غالبًا ما نضطر لكسر الأختام الأصلية للعميل للتحقق من العد أو تحميل المغذيات. بمجرد حدوث ذلك، نتحمل مخاطر الرطوبة. لا يمكننا ببساطة إغلاق الحقيبة بشريط أشرطة ونتمنى خيرًا، nor يمكننا الاعتماد على تغليف العميل الأصلي إذا تم التلاعب به. نحن نعيد الإغلاق وفقًا لبروتوكولات MSL الخاصة بنا، بغض النظر عن كيفية وصوله. إذا كانت القطعة مفتوحة، فساعة الانتظار تعمل، ونحن مسؤولون عن إيقافها.

معدلات الانتشار القياسية تفترض وجود بيئة محيطة محددة، عادة 30°C / %s RH. بينما تمتص بكرة في منشأة تعيش في ولاية أريزونا جافة الرطوبة ببطء أكثر من واحدة في أوهايو، الاعتماد على الحظ في البيئة المحيطة ليس عملية. يجب أن يفترض البروتوكول الأسوأ لضمان السلامة. إذا لم يكن الغلق بالمفرغة محكمًا بما يكفي لعرض مخطط ثقوب الجنزير من خلال الحقيبة، فهو ليس غلقًا. إنه مجرد غلاف فضفاض، والساعة لا تزال تعمل.

كذبة المجفف المعاد استخدامه

أكثر نقاط الفشل شيوعًا في تخزين البكرات الجزئية ليس الحقيبة نفسها، إنما الكيميائية بداخلها. تميل العمليات التي تعتمد على التكاليف إلى إعادة استخدام عبوة المجفف التي جاءت مع البكرة الأصلية. يسحب المشغل البكرة، يطرعلق العبوة على المنضدة، يقوم بالمهمة، ثم يعود بإعادة إدخال تلك العبوة نفسها مع البكرة الجزئية.

قد تكون تلك العبوة ميتة بالفعل.

الماص، سواء كان جل السيليكا أو طين المونتموريلونيت، لديه قدرة محدودة على امتصاص الرطوبة. بمجرد أن يصل إلى التشبع، يتوقف عن العمل. يصبح كتلة خاملة. وضع عبوة ماصة مشبعة في حقيبة محكمة الإغلاق هو كأنك تضع صخرة في الحقيبة؛ فهي توفر حماية صفرية. في الواقع، إذا امتصت تلك العبوة الرطوبة من أرضية مصنع رطبة طوال اليوم، فإن إحكام إغلاقها داخل الحقيبة مع الأجزاء يمكن أن يحبس الرطوبة في الواقع. في, مما يخلق بيئة رطبة موضعية بجانب المكونات الحساسة.

نستخدم اختبار “الصخرة” البسيط للماصات الطينية، لكن التحقق الحقيقي الوحيد هو بطاقة مؤشر الرطوبة (HIC). كل بكرة جزئية نغلقها تتلقى عبوة ماصة جديدة وطازجة وبطاقة HIC جديدة. نحن لا نعيد استخدامها. تكلفة عبوة الماصات التي تحتوي على 4 وحدات من مورد محترم مثل Clariant تُقاس بالبنسات. تكلفة إعادة عمل لوحة مع دائرة متدهورة $500 هائلة. توفير أربعين سنتًا للمخاطرة بتشغيل إنتاج بقيمة أربعين ألف دولار هو اقتصاد زائف.

أحيانًا، يسأل مديرو المرافق إذا كان بإمكانهم فقط استخدام خزائن نيتروجين جافة بدلًا من الحقيبة المفرغة من الهواء. خزائن الجافة ممتازة للعمل قيد التنفيذ — الأجزاء التي ستُستخدم مرة أخرى خلال 48 ساعة. لكن لا يمكنك شحن خزينة جافة، ولا يمكنك وضعها على رف في المخزن لمدة ستة أشهر. للتخزين الطويل الأمد للقطع الجزئية، الحقيبة المفرغة من الهواء هي الحل الوحيد المعقول.

عندما يتم سحب بكرة من المخزون بعد شهور، فإن بطاقة HIC هي المصدر الحقيقي. إنها الشيء الوحيد الصادق في المخزن. إذا تحول نقطة 10% من الأزرق إلى الوردي، فقد فشل الختم. الأجزاء مشكوك فيها. لا ي override نظام التسجيل أو تواريخ الأختام كيمياء البطاقة.

مغالطة الخبز

حجة “الفريق الأحمر” — التي نسمعها من الفنيين المبتدئين والمديرين الذين يضغطون على الجدول الزمني — بسيطة: “لماذا نُقلق بشأن الأكياس؟ إذا تبللت الأجزاء، يمكننا فقط خبزها”.

هذه فهم خاطئ أساسي لتصنيع الإلكترونيات. الخبز ليس خطوة عملية قياسية؛ هو مهمة إنقاذ لفشل قد وقع بالفعل. ومثل معظم مهمات الإنقاذ، يأتي مع أضرار عرضية.

لطرد الرطوبة من عبوة بلاستيكية، عليك أن ترفع حرارتها. غالبًا ما تتطلب ملفات التعريف القياسية للخبز 125 درجة مئوية لمدة 24 ساعة، أو درجات حرارة أقل لفترات أطول بكثير. بينما يزيل ذلك الماء، فإنه يسرع أيضًا نمو الطبقات بين المعادن بين إطار الساق النحاسي وطلاء القصدير/الرصاص أو الذهب. ويعزز الأكسدة على أسطح النهاية.

عندما تأخذ تلك القطعة المخبوزة وتحاول لحامها، غالبًا ما تكتشف أن الأسلاك قد أكسدت لدرجة أن معجون اللحام لن يبللها. لقد استبدلت مشكلة الرطوبة بمشكلة قدرة اللحام. قد لا تحصل على فقاعات، لكنك ستحصل على مفاصل مفتوحة، أو عيوب الرأس في الوسادة، أو ضعف في الرطوبة يفشل في الميدان. نرى ذلك بشكل خاص مع QFNs ومكونات أخرى ذات نهاية سفلية حيث الاتصال كيميائي بحت.

لذلك، لا نناقش الخبز كـ “خطة ب” للمخزون. نعتبر الخبز كملاذ أخير للأجزاء التي تم التعامل معها بشكل غير صحيح، عادة من مصادر السوق الرمادية. لأجزائنا الخاصة، الهدف هو عدم السماح لها برؤوية داخل الفرن إلا عندما تكون على اللوحة لإعادة التدفق. لن أذكر ملفات تعريف الخبز هنا لأنها لا أريد تشجيع استخدامها. العملية تعتمد على الوقاية، وليس على التصحيح.

فيزياء الربح

في النهاية، فإن انضباط تغليف الكرات الجزئية يدور حول حماية معدل الإنتاج. إنها عمل ممل. يتطلب من المشغلين إيقاف ما يفعلونه، واسترجاع مواد جديدة، والانتظار حتى ينفذ جهاز الفراغ. يشعر وكأنه وقت توقف.

لكن عندما تنظر إلى الأرباح والخسائر لخط تصنيع، فإن ذلك “وقت التوقف” هو في الواقع قسط تأمين. تكلفة تغليف بكرة بشكل صحيح تقريبًا دولار واحد من العمل والمواد. تكلفة فشل ميداني واحد ناتج عن شق ميكروي في مكون حساس للرطوبة يمكن أن يقضي على هامش الربح للدفعة بأكملها. الفيزياء لا تهتم بموعدك النهائي، ولا تهتم بتوفيرك على الأكياس البلاستيكية. هي فقط تحترم الحاجز.