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湿敏元件MSD存储于除湿柜的情况检测

湿敏元件MSD存储于除湿柜的情况检测

近年来随着新的IPC工业标准例如IPC/JEDEC J-STD-033B和J-STD-020等的引进,关于用于湿敏元件存放的‘除湿柜’或者干燥存储的讨论日益增多,相关的支持与质疑的评论在互联网上也可见到。生产商也正意识到超低湿存储可能带来的好处,但是关于干燥存储设备的合理使用及功能还存在很多误解和疑问,包括对防潮除湿柜的功能有不切实际的要求。

除湿柜在生产中应用广泛,可用于器件的中长期存储,车间生产线上短时间存储,有时(在某些条件下)可替代烘烤。光板,元器件以及部分组装的PCB都能受益于超低湿存储。
根据防潮除湿柜的不同应用(短期存放、长期存放、烘烤),器件本身以及器件存入除湿柜时的状态会给除湿柜带来不同的负荷。但是不论是哪种情况,用户的愿望都是相同的,那就是开关门后较短的恢复时间和保持持续低湿(1%-5%RH)状态,然而如果不对放入某一特定除湿柜的负荷进行合理评定,或者不对可选的辅助除湿设施(例如少量充氮,氮气喷射,多个干燥机芯,加热或者几种方法组合使用)加以调查,那么几乎可以确定用户都不会对看到的存储结果表示满意,也不能使器件存放安全。
 
多种干燥方法
为满足当前工业需求,有多种干燥方法可供选择使用,常用的方法包括MBB(防潮袋),N2柜,干燥空气柜以及干燥剂型防潮除湿柜等。
很多PCB生产商已经开始使用一种或多种上述干燥存储方法, 但是有时所选的方法并未进行具体环境/应用实际效果的评估,有些条件未被充分考虑,例如开门存取器件的频率,包装材料是否吸湿,器件是否有预处理。另外同等重要的一点是安装使用后,这些存储设备的效果很少被检测或核查,通常在这种混沌情况下存储不能达到预期的效果。
 
MBB(防潮袋),N2柜,干燥空气柜
在繁忙的生产车间经常可以看到防潮袋在很长时间都处于不密封状态,袋中硅胶干燥剂失效后无人发现,仍在继续使用,或者把器件存放在不密封的容器中。
防潮袋中需要一定量的硅胶来维持所需的相对湿度(RH%),而用来维持湿度水平的硅胶用量取决于硅胶的活动级。操作或存储不当都会导致硅胶活动级降低。
通常N2柜和干燥空气柜超负荷使用后关门不能密封,导致除湿不能达到预期效果,同时也增加了运行成本。由于设备本身的惰性,使用人员很少对这些设备是否正常工作进行检测、维修或评估。
 
干燥剂型防潮除湿柜
尽管干燥剂型防潮除湿柜在工业领域较新,但是在气候比较潮湿的亚洲工业生产中已经应用了几十年并成为主流防潮除湿柜,并且该区域防潮产品的广泛应用推动了全球除湿科技的创新与进步,使得电子生产行业取得实际效果。
 
湿敏元件MSD存储于除湿柜的情况检测

不论选择哪种除湿方法,用户的愿望仍然只有一个,那就是确保湿度一直维持在预设值,保护珍贵湿敏器件。
自动循环的防潮除湿柜依靠干燥剂除湿,无需充氮即可正常工作。这种防潮除湿柜按照程序规律地停止吸湿,通过内置的低功率加热器将干燥剂中吸收的水分排出,存储并再生干燥剂的装置一般被称为‘机芯’,在干燥剂再生的过程中可以测试机芯的性能。干燥剂再生时痕量的湿气会进入防潮除湿柜引起柜内湿度值短时间上升。此时柜内湿度会上升到多少,干燥剂再生(干燥剂重新开始吸湿)会花费多长时间都取决于机芯的效能。有些使用者称干燥及循环过程中湿度上升4%。
一些防潮除湿柜生产厂商使用内置的闭环湿度传感器,根据预设值收集防潮除湿柜内湿度数据来判断干燥剂何时再生循环以及再生循环持续的时间。其他厂家利用简单的模拟控制技术,俗称“硬线”设定湿度值,形成定时器电路来检测每次干燥剂再生循环时较大所需时间。一般的干燥机芯每6小时需要大约45分钟完全释放水分,有些机芯会需要70分钟来完成干燥剂更新过程。需要注意一点此时的机芯是不吸湿的。

  
             图1                                                                图2

根据以上图表1和2,湿度并不能满足用户的要求,因为用户期待的是湿度持续地维持在1%RH。这种期待是正常的,但是由于不当的负荷,湿度计显示出湿度令人失望地上升也是正常的,而且湿度似乎永远都不会稳定在设定值。然而这些问题都是因为不能正确认识防潮除湿柜的负荷引起的。
 
充分评估负荷
为了有效维持所需的湿度值,必须考虑防潮除湿柜能承受的负荷。为了充分评估负荷,需要考以下几个问题:
·    柜门是否会经常打开?每天开关门几次?每小时开关门几次?
·    物品本身是否干燥,还是刚在湿度环境中暴露吸湿?
·    物品要在防潮除湿柜内放置多长时间?
·    防潮除湿柜内是否放置其它包装材料?
·    防潮除湿柜放置在仓库还是生产车间?
·    在特定时间内往柜内存放物品的数量?
·    柜内物品怎样放置? (放在盒子,袋子,卷轴,托盘,管子还是安装在料盘上等)
·    防潮除湿柜安放的位置。
从众多的防潮除湿柜供应商中选择产品时,重要的一点是评估柜子本身的密封性。大多数防潮除湿柜生产商会提供数据来验证模拟停电情况下防潮除湿柜湿度上升的状况,该数据可作为防潮除湿柜内存放物品负荷的参考。
 
不同的辅助方法
与柜子密封性同等重要的是恢复能力。恢复时间可以被定义为柜内进入湿气后湿度重新降回预设值的时间。缩短恢复时间的方法有多种,有些生产商会采用不同的方法辅助达到湿度设定值,方法如下:
·    在打开柜门时,触动改变柜内空气循环。
·    单个柜子安装一个,两个或三个以上除湿机芯。
·    柜内加设加热装置。
·    持续充氮气(充氮量约为标准氮气柜1/10)。
·    由门触开关控制充氮。
以上一种或者几种辅助方法结合使用都会对恢复时间产生作用,但是配合这些选件会增加费用,有时需要一次性花费,也有其他情况每个月的费用都会增加。这些配件有些是除湿柜售出后升级安装,也有的是在出厂前已经安装好。

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