आंशिक रील का भौतिकी: क्यों हम सोते से पहले sealing करते हैं

इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण में, सबसे खतरनाक कम्पोनेंट अक्सर वही होता है जिसे पहले ही उपयोग किया जा चुका है। Digi-Key या Mouser जैसे वितरक से आने वाला पूर्ण, वैक्यूम-सील्ड रील एक ज्ञात, सुरक्षित मात्रा है। लेकिन जैसे ही उस सील का भंग होता है और रील एक फ़ीडर पर पहुँचती है, एक घड़ी टिक-टिक करने लगती है। जब रन समाप्त होता है और आंशिक रील बची रहती है, तो आप उस बची हुई इन्वेंटरी को कैसे संभालते हैं, यह तय करता है कि अगली निर्माण दौड़ फंक्शनल बोर्ड प्रदान करेगी या महंगे स्क्रैप।

यह गोदाम की सफाई के बारे में नहीं है; यह थर्मोडायनामिक्स है।

जब कोई नमी-संवेदनशील उपकरण—मान लीजिए, एक BGA या QFN—उत्पাদन फ़्लोर की पर्यावरणीय हवा के संपर्क में रहता है, उसकी हाइग्रोस्कोपिक एपोक्सी एनकैप्सुलेन पानी वाष्प को अवशोषित करने लगती है। यह स्पंज की तरह काम करता है। यदि बाद में उस कम्पोनेंट को बोर्ड पर रखा जाता है और रिफ्लो ऑवन से गुजरता है, तो तापमान सेकंडों में 240°C या 260°C तक पहुंच जाता है। प्लास्टिक पैकेज के अंदर फंसे हुए पानी न तो सिर्फ गर्म होता है; यह सुपरहीटेड भाप में बदल जाता है। चूंकि पानी जब भाप बनता है तो इसका आयतन लगभग 1,600 गुना तक फैल जाता है, उस छोटे से कम्पोनेंट के अंदर दबाव विस्फोटक हो जाता है। परिणाम होता है "पॉपकॉर्निंग"—आंतरिक माइक्रो-फाटलें, डीलामिनेशन ऑफ द डाइ फ्रॉम द लीड फ्रेम, और बॉन्ड वायर फेलियर। आप अक्सर इस नुकसान को Naked Eye से नहीं देख सकते, लेकिन बोर्ड फेल हो जाएगा।

इस भौतिकी के खिलाफ एकमात्र रक्षा एक कठोर, लगभग परनोइड सीलिंग प्रोटोकॉल है। नमी बाधा बैग (MBB) सिर्फ पैकेजिंग नहीं है—यह एक टाइम कैप्सूल है।

संचयी घड़ी

एक Persistent मिथक कई शॉप फ्लोर्स को परेशान करता है: कि "फ़्लोर लाइफ" घड़ी—जो J-STD-033 द्वारा परिभाषित अनुमति योग्य एक्सपोज़र समय है—वापस एक भाग बैग में डालते ही रीसेट हो जाती है। यह खतरनाक आशावाद है। घड़ी रीसेट नहीं होती; यह बस रुक जाती है। यदि एक MSL Level 3 कम्पोनेंट की फर्श जीवनकाल 168 घंटे है और यह 24 घंटे के लिए फ़ीडर पर रहता है, तो इसमें 144 घंटे बचते हैं। यदि इसे एक ढीले बैग में फेंक दी जाए जिसमें कमजोर सील हो, तो प्रसार जारी रहता है, यद्यपि धीमा होता है। जब यह अगले काम के लिए बाहर आता है, तो यह पहले ही मृत स्टॉक हो सकता है।

यह वास्तविकता तय करती है कि हम pick-and-place मशीन से निकलने के तुरंत बाद आंशिक रीलों को कैसे संभालते हैं। "एंड ऑफ रन" और "वैक्यूम सील" के बीच का फासला इन्वेंटरी संरक्षण का सबसे महत्वपूर्ण चर है। उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में—मान लीजिए, एक मिडवेस्ट गर्मी जहाँ शोरूम का तापमान 60% RH पर पहुँचता है, जबकि HVAC अपनी जान के लिए संघर्ष कर रहा है—नमी प्रवेश तेजी से होता है। उच्च-मूल्यपूर्ण FPGAs की रील को कार्ट पर छोड़ना “बाद में पैक करने के लिए” का निर्णय लेना है, यानी जानबूझकर हिस्सों को खराब करना। प्रोटोकॉल तात्कालिक होना चाहिए: रील मशीन से निकलती है, नेता सुरक्षित किया जाता है, और यह सीलिंग स्टेशन पर सीधे जाती है।

यह सख्ती अक्सर उन ग्राहकों को भ्रमित करती है जो अपनी सामग्री खुद प्रदान करते हैं। जब हमें एक कंसाइंड किट प्राप्त होती है, तो हमें अक्सर ग्राहक के मूल सील तोड़ने पड़ते हैं ताकि काउंट verify कर सकें या फ़ीडर लोड कर सकें। एक बार ऐसा हो गया, तो हम नमी जोखिम के मालिक हैं। हम सिर्फ बैग को टेप से बंद नहीं कर सकते और अच्छा होने की उम्मीद कर सकते हैं, न ही हम ग्राहक की मूल पैकेजिंग पर निर्भर रह सकते हैं यदि वह समझौता हो गई हो। हम अपनी आंतरिक MSL प्रोटोकॉल के अनुसार सब कुछ फिर से सील कर देते हैं, चाहे वह कैसे भी आया हो। यदि भाग खुला है, तो घड़ी टिक रही है, और हम इसे रोकने के लिए जिम्मेदार हैं।

मानक प्रसार दर एक विशिष्ट पर्यावरणीय स्थिति मानते हैं, सामान्यतः 30°C/60% RH। जबकि एक रील जो कि हड्डी-सूखे एरिज़ोना सुविधान में है, ओहियो में एक की तुलना में धीमे नमी अवशोषित करती है, पर्यावरणीय भाग्य पर निर्भर रहना कोई प्रक्रिया नहीं है। प्रोटोकॉल को सर्वनाश का परिदृश्य मानना चाहिए ताकि सुरक्षा सुनिश्चित हो सके। यदि वैक्यूम सील इतनी टाइट नहीं है कि बैग के माध्यम से स्प्रोकेट होल का outline दिख सके, तो यह सही seal नहीं है। यह बस एक ढीला wrapper है, और घड़ी अभी भी चल रही है।

दोहराए गए निर्जलीकरण एजेंट का झूठ

आंशिक रील संग्रह में सबसे सामान्य विफलता बॉकस itself नहीं, बल्कि उसके अंदर की रसायन है। लागत-सचेत संचालन का प्रवृत्ति है कि वे मूल रील के साथ आए निर्जलीकरण पैकेट का पुन: उपयोग करें। ऑपरेटर रील निकालता है, पैकेट को टेबल पर फेंक देता है, जॉब रन करता है, और फिर उसी पैकेट को फिर से आंशिक रील के साथ फेंक देता है।

वह पैकेट संभवतः मृत है।

शुष्ककर्ता, चाहे सिलिका जेली हो या मोंटमोरिलोनाइट मिट्टी, में नमी को अवशोषित करने की सीमित क्षमता होती है। जब यह संचारण स्तर तक पहुंच जाता है, तो यह काम करना बंद कर देता है। यह inert द्रव्य बन जाता है। एक संचित शुष्ककर्ता पैकेट को सील बंद थैली में रखना उस पत्थर को बैग में डालने जैसा है; यह जीरो सुरक्षा प्रदान करता है। वास्तव में, यदि उस पैकेट ने पूरे दिन एक जलवायु-भरे फ़ैक्ट्री फ़्लोर से नमी अवशोषित की है, तो इसे भागों के साथ बैग में बंद करने से नमी लॉक हो सकती है। में, इसके पास एक संवेदनशील घटकों के ठीक बगल में एक स्थानीय आर्द्र वातावरण बनाता है।

हम मिट्टी के शुष्ककर्ताओं के लिए एक आसान “रॉक टेस्ट” का उपयोग करते हैं, लेकिन एकमात्र असली सत्यापन ह्यूमिडिटी इंडिकेटर कार्ड (HIC) है। हम हर भाग को सील करते समय एक नया, ताजा शुष्ककर्ता पैकेट और एक नया HIC प्राप्त करते हैं। हम उनका पुन: उपयोग नहीं करते। एक प्रतिष्ठित विक्रेता जैसे Clariant से 4-इकाई के शुष्ककर्ता पैक का मूल्य बहुत कम है। एक delaminated $500 IC के साथ बोर्ड को पुनः तैयार करने की लागत भारी है। चार पैसे की बचत एक लाख डॉलर की उत्पादन श्रृंखला के जोखिम में डालना बेकार है।

कभी-कभी, सुविधा प्रबंधक पूछते हैं कि क्या वे वैक्यूम सीलिंग के बजाय नाइट्रोजन सूखी कैबिनेट्स का ही प्रयोग कर सकते हैं। सूखी कैबिनेटें वर्क इन प्रोग्रेस (WIP) के लिए शानदार हैं—वे भाग जो 48 घंटे के भीतर फिर से उपयोग में आएंगे। लेकिन आप एक सूखी कैबिनेट को शिप नहीं कर सकते, और आप इसे छह महीने तक गोदाम shelf पर नहीं रख सकते। भागों के दीर्घकालिक भंडारण के लिए, वैक्यूम बैग ही एकमात्र व्यावहारिक उपाय है।

जब एक रील कई महीनों बाद इन्वेंटरी से खींची जाती है, तो HIC ही सच्चाई का स्रोत होता है। यह वेयरहाउस में एकमात्र ईमानदार वस्तु है। यदि 10% स्पॉट का रंग नीले से गुलाबी में बदल जाता है, तो सील असफल हो गई है। भाग संदिग्ध हैं। लॉगबुक्स या सील तिथियों पर तर्क-वितर्क का कोई भी मात्रा कार्ड की रसायन विज्ञान को Override नहीं कर सकता।

बेकिंग भ्रांति

“रेड टीम” तर्क—जो कि जूनियर तकनीशियों और शेड्यूल दबाव वाले प्रबंधकों दोनों से सुनने को मिलता है—सरल है: “बैग की चिंता क्यों करें? यदि भागगanéगी, तो हम बस उन्हें बेक कर सकते हैं।

यह इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण की मूलभूत गलतफहमी है। बेकिंग कोई मानक प्रक्रिया चरण नहीं है; यह एक बचाव मिशन है, जो पहले ही विफल हो चुका है। और जैसे अधिकांश बचाव मिशन, इसमें सहायक नुक्सान भी होते हैं।

प्लास्टिक पैकेज से नमी निकालने के लिए, आपको इसे गर्म करना होता है। मानक बेकिंग प्रोफ़ाइल अक्सर 125°C के लिए 24 घंटे कहती है, या बहुत कम तापमान पर लंबी अवधि के लिए। यह पानी को हटा देता है, लेकिन यह तांबे के लीड फ्रेम और टिन/लीड या गोल्ड प्लेटिंग के बीच इंटरमेटैलिक लेयर के विकास को भी तेज करता है। यह समाप्ति सतहों पर ऑक्सीकरण को बढ़ावा देता है।

जब आप उस बेक्ड भाग को लें और सोल्डर करना चाहें, तो अक्सर पाएंगे कि लीड ऑक्सीकृत हो गए हैं इस हद तक कि सोल्डर पेस्ट भी वेट नहीं कर पाएगा। आपने नमी की समस्या का व्यापार सोल्डरेबिलिटी समस्या से किया है। आप पोपकॉर्निंग नहीं प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन आप खुले जॉइंट्स, हेड-इन-पिलोज़ दोष, या कमजोर वेतन्वेत्तिंग प्राप्त करेंगे जो क्षेत्र में असफल होते हैं। हम विशेष रूप से QFN और अन्य नीचे समाप्त घटकों में यह देखते हैं जहां कनेक्शन पूरी तरह से रासायनिक है।

इस कारण से, हम बेकिंग को इन्वेंटरी के लिए “योजना बी” के रूप में चर्चा नहीं करते हैं। हम इसे उन भागों के लिए आखिरी उपाय मानते हैं जिन्हें गलत तरीके से संभाला गया है, आमतौर पर ग्रे-बाजार स्रोतों से। अपने स्वयं के भागों के लिए, हमारा लक्ष्य यह सुनिश्चित करना है कि जब तक वे रिफ्लो के लिए बोर्ड पर नहीं होते, तब तक उन्हें ओवन का सामना नहीं करना पड़ता। मैं यहाँ बेकिंग प्रोफ़ाइल सूचीबद्ध नहीं करूँगा क्योंकि मैं उनका उपयोग बढ़ावा नहीं देना चाहता। यह प्रक्रिया रोकथाम पर निर्भर है, सुधार पर नहीं।

लाभ का भौतिकी

अंत में, भागीय रील को सील करने का अनुशासन फसल की दर की सुरक्षा के बारे में है। यह थका हुआ कार्य है। इसमें ऑपरेटर को अपना काम रोकना, ताजा सामग्री लाना, और वैक्यूम सीलर के चक्र की प्रतीक्षा करना शामिल है। यह डाउनटाइम जैसा महसूस होता है।

लेकिन जब आप एक विनिर्माण लाइन का P&L देखते हैं, तो वह “डाउनटाइम” वास्तव में एक बीमा प्रीमियम है। एक रील को सही तरीके से सील करने की लागत लगभग एक डॉलर श्रम और सामग्री है। अगस्त के दौरान नमी-संवेदी घटक में एक सूक्ष्म क्रैक के कारण होने वाली एकल फील्ड असफलता पूरे बैच के मार्जिन को मिटा सकती है। भौतिकी आपके डेडलाइन की परवाह नहीं करती, और यह आपके प्लास्टिक बैग्स पर आपकी बचत की भी परवाह नहीं करती। यह केवल बाधा का सम्मान करती है।