部分卷帶的物理學：為何我們在睡覺前密封

在電子製造中，最危險的元件通常已經用過。從像 Digi-Key 或 Mouser 這樣的經銷商到貨的完整、真空密封的卷帶是一個已知的、安全的數量。但當密封被打破，卷帶進入送料器時，計時開始。當生產完成，剩下部分卷帶時，如何處理剩餘存貨決定了下一次生產是否會產生功能完整的板子或昂貴的廢料。

這不是關於倉庫整齊儲存；這是熱力學問題。

當一個濕度敏感的元件——例如 BGA 或 QFN——暴露在生產車間的周圍空氣中時，它的吸濕性環氧封裝開始吸收水蒸氣。它像海綿一樣起作用。如果這個元件之後被放置在板子上並通過回流焊爐，溫度在幾秒鐘內升至 240°C 或 260°C。塑料封裝內的水分不僅變熱，還會閃蒸成過熱水蒸氣。由於水在轉化為蒸氣時體積約擴展 1,600 倍，這個微小元件內的壓力變得爆炸性。結果就是“爆裂爆米花”現象——內部微裂紋、芯片與引線框的分層以及焊線失效。你通常用肉眼看不到這些損壞，但電路板會失效。

對抗這一物理現象唯一的方法是嚴格、幾乎偏執的密封程序。濕度阻隔袋（MBB）不僅僅是包裝——它是一個時間膠囊。

累積時鐘

一個持續的迷思困擾著許多作業現場：認為“Floor Life”時鐘——由J-STD-033界定的允許暴露時間——在元件放回袋子時會重新計數。這是危險的妄想。時鐘並不會重新計數；它只是在暫停。如果一個MSL Level 3的元件具有168小時的地板壽命，並在送料器上放置24小時，剩下144小時。如果將它扔進密封較弱的袋子中一周，擴散仍在進行，儘管速度較慢。當它再次被取出用於下一個工序時，它可能已經成為死存貨。

這個現實決定了我們如何處理剛從點膠機下來的部分卷帶。‘生產結束’與‘真空密封’之間的差距是存貨保存中最關鍵的變數。在高濕環境——想像一個中西部的夏天，即使空調努力維持，車間濕度仍達60% RH——濕氣進入非常迅速。將一卷高值的 FPGA 放在推車上“待會打包”基本上是在故意降低零件的品質。這個流程必須立即進行：卷帶從機器上卸下，導引帶固定，直接送到密封站。

這種嚴格的規範常讓提供材料的客戶感到困惑。當我們收到委託的套件時，常常需要撕開客戶的原始封條以驗證數量或裝載送料器。一旦這樣做，我們就承擔了濕氣風險。我們不能只用膠帶封起袋子寄希望於最好的結果，也不能倚賴已受損的原包裝。無論其如何到達，我們都會按照內部的MSL規範重新密封。若元件已開封，時鐘正在倒數，我們負責暫停它。

標準擴散速率假定一個特定的環境，通常是30°C/60% RH。雖然在乾燥的亞利桑那州工廠放置的卷帶吸收濕氣的速度比在俄亥俄州慢，但依賴環境的運氣並不是一個流程。流程必須假設最壞的情況，來保證安全。如果真空封不是緊密到能在袋子上看出鏈輪孔的輪廓，它就不是一個封口。它只是一個鬆散的包裝，時鐘仍在運轉。

重複使用的乾燥劑的謊言

部分卷帶存放中最常見的故障點不是袋子本身，而是袋子內的化學物質。經濟型操作傾向於重複使用隨卷帶附帶的乾燥劑包。操作者將卷帶取出，丟在工作台上，完成工作後又將相同的乾燥劑包與部分卷帶一起丟回去。

那個乾燥劑包很可能已經失效。

干燥剂，无论是硅胶还是蒙脱石粘土，吸湿能力都是有限的。一旦达到饱和状态，它就会停止工作，变成惰性物质。把饱和的干燥剂包放进密封袋里，就像放一块石头在袋子里一样；它不提供任何保护。事实上，如果那包吸满了湿气，从潮湿的工厂车间吸湿一整天，然后把它和零件一起密封在袋子里，实际上可能会锁住湿气 在，在敏感组件旁边创建局部潮湿环境。

我们采用简单的“岩石试验”来检测粘土干燥剂，但唯一真正的验证方法是湿度指示卡（HIC）。每封装好的一卷零件，我们都会配备一个崭新、新鲜的干燥剂包和一个新鲜的HIC，我们不重复使用它们。从信誉良好的供应商如 Clariant 购买的4单元干燥剂包的成本仅几分钱。而重复修补一个出现分层的$500芯片的成本则非常高。节省四十美分而冒着四万美元生产线失败的风险，是一种错误的经济。

偶尔，工厂经理会问是否可以仅使用氮气干 cabinet 代替真空密封。干箱非常适合在制造过程中的“在制品”（WIP）——将在48小时内再次使用的零件。但你不能运送干箱，也不能将其堆放在仓库货架上六个月。对于长期存储的零件，真空袋是唯一的可行方案。

当从库存中取出卷带数月后，HIC是唯一的真相来源。它是仓库中唯一诚实的东西。如果10%点由蓝色变成粉色，密封失败。这些零件值得怀疑。没有任何关于日志簿或封口日期的争辩可以取代卡片的化学性质。

烘焙謬論

“红队”论点——无论是我们听到的初级技术员还是受紧张时间压力的排程经理，都简单明了：“为什么担心袋子？如果零件湿了，我们可以烘干。”

这是对电子制造的根本误解。烘干不是标准工艺步骤；它是应对已发生故障的救援任务。就像大多数救援任务一样，它也伴随着附带损失。

为了驱除塑料包装中的水分，必须对其加热。标准的烘烤方案通常要求125°C，持续24小时，或在较低温度下持续更长时间。虽然这样确实去除了水分，但也加速了铜引线框架与锡/铅或金镀层之间金属间层的生长。它会促进端子表面的氧化。

当你尝试对那些烘烤过的零件进行焊接时，你常会发现引线已氧化到焊膏无法润湿的程度。你用湿气问题换来了焊接性能的问题。你可能不会出现爆米花现象，但你会遇到开路、头-枕头缺陷或在现场失效的润湿不良。我们尤其在QFN和其他底部端子组件中看到这种情况，因为它们的连接纯粹是化学反应。

因此，我们不将烘焙作为库存的“备选方案”。我们把烘焙视为应对已处理不当零件的最后手段，通常来自灰市渠道。对于我们自己的零件，在它们被重新回流到板子上之前，绝不让它们进入烤箱。我不会在这里列出烘焙方案，因为我不想鼓励使用。这个过程强调预防，而非补救。

利潤的物理學

归根结底，密封部分卷带的纪律是为了保护良率。这是一项繁琐的工作，要求操作者暂停操作，取来新材料，并等待真空封口机的循环。这感觉像是停机时间。

但当你查看制造线的盈亏表时，这个“停机时间”实际上是一种保险费。正确密封卷带的成本大约是1美元的劳动力和材料。由微裂缝引发的单一现场故障可能就会耗尽整个批次的利润。物理学不会关心你的截止日期，也不会关心你在塑料袋上的节省。它只尊重屏障的作用。