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DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

Einführungsbeitrag

Dieser Teil von IEC 61760 legt die Klassifikation feuchteempfindlicher Bauteile in mit der Lötwärme verbundene Feuchteempfindlichkeitsklassen sowie Bestimmungen für Verpackung, Kennzeichnung und Handhabung fest. Er erweitert die Klassifikation und die Verpackungsverfahren auf Bauelemente, für die die derzeit vorhandenen Normen nicht erforderlich oder nicht geeignet sind. Zu diesem Zweck führt diese Norm zusätzliche Feuchteempfindlichkeitsklassen und ein alternatives Verpackungsverfahren ein. Diese Norm gilt für Bauteile, die für das Aufschmelzlöten vorgesehen sind, wie oberflächenmontierbare Bauelemente einschließlich spezieller Bauelemente für die Durchsteckmontage (für die der Bauteillieferant ausdrücklich die Eignung zum Aufschmelzlöten angegeben hat), nicht aber für Halbleiterbauelemente und Bauelemente, die für das Schwalllöten (Wellenlöten) vorgesehen sind. Aufgrund der höheren Temperaturprofile von Aufschmelzlötverfahren für Zinn-Silber-Kupfer- oder andere bleifreie Lotlegierungen mit höheren Schmelztemperaturen als eutektisches Sn-Pb-Lot gewinnt die Empfindlichkeit von vor dem Löten feuchtebeanspruchten Bauteilen gegenüber der Lötwärme zunehmend an Bedeutung. Aktuell verfügbare Normen zur Klassifizierung der Feuchteempfindlichkeit von Bauelementen sind für kunststoffumpresste Halbleiter und ähnliche Festkörpergehäuse, aber nicht für andere Bauelementearten anwendbar. Dieser Teil von IEC 61760 erweitert auch die Klassifikation und die Verpackungsverfahren nach J STD 020 und J STD 033. Er ist zur Verwendung für Bauteilarten vorgesehen, für die J STD 020 und J STD 033 nicht erforderlich oder nicht geeignet sind. Bestimmte Materialien, Polymerkunststoffe und Füllstoffe sind hygroskopisch und können abhängig von Zeit und Lagerungsklima Feuchte absorbieren. Die absorbierte Feuchte verdampft während des raschen Aufheizens beim Aufschmelzlöten und verursacht Druck im Material, Deformation, Quellen, Delamination, Rissbildung und Schwächung innerer Verbindungsstrukturen. Feuchte dringt im Allgemeinen in absorbierendes Material ein, wenn es der Umgebungsluft ausgesetzt ist. Absorption von Feuchte oder das Eindringen von Feuchte in Hohlräume kann innerhalb des Bauteils zu Feuchtekonzentrationen führen, die hoch genug sind, um während des Lötprozesses Rissbildung und/oder Delaminationen hervorzurufen (zum Beispiel den "Popcorn-Effekt"), welche die Zuverlässigkeit nachteilig beeinflussen können. Feuchte kann auch die Haftfestigkeit von Klebern, Dichtungen, Vergussmassen, Kunststoffen mit galvanischer Beschichtung und so weiter beeinflussen. Feuchtebeanspruchung kann auch den Transport ionischer Verunreinigungen in das Bauteil hervorrufen und so das Potential von Korrosionsausfällen der Schaltung erhöhen. Daher ist es erforderlich, feuchteempfindliche Bauteile zu trocknen, in Feuchteschutzbeuteln zu verschließen und erst unmittelbar vor dem Löten auf Leiterplatten zu entnehmen. Die zulässige Zeit vom Öffnen des Feuchteschutzbeutels bis zum letzten Lötprozess, während der ein Bauteil ungeschützt einem Klima ausgesetzt sein darf, das näherungsweise den realen Umgebungsbedingungen entspricht, ist ein Maß für die Empfindlichkeit des Bauteils gegenüber der Umgebungsfeuchte. Diese Zeit wird als Floor-Life bezeichnet. Die Feuchteempfindlichkeitsklasse (MSL) wird bei der Klassifikationstemperatur bestimmt, die über den angewandten Löttemperaturen liegt. Daher muss die an der Oberfläche des Bauelements ermittelte tatsächliche Löttemperatur geringer als die Klassifikationstemperatur sein. Verpackung, Lagerung, Floor-Life und Vorbehandlung der feuchteempfindlichen Bauteile vor dem Aufschmelzlöten werden durch die Feuchteempfindlichkeitsklasse angegeben. In Feuchteprüfungen, wie zum Beispiel nach IEC 60068-2-78, werden Bauteile im ursprünglichen Zustand (unmontiert) oder im montierten Zustand, zum Beispiel auf eine Prüfleiterplatte gelötet, beansprucht. Diese Prüfungen bestimmen den Einfluss adsobierter oder absorbierter Feuchte auf das Verhalten des Bauteils, zum Beispiel elektrische Eigenschaften, Korrosionseffekte, aber sie können nicht den Einfluss absorbierter Feuchte auf die Empfindlichkeit gegenüber der Wärmebelastung bei Lötprozessen ermitteln. Ziel des in dieser Norm beschriebenen Prüfverfahrens ist, die Beständigkeit von Bauteilen gegenüber der Lötwärme in Verbindung mit der Feuchtebelastung während der Vorbehandlung zu prüfen. Weitere Feuchteeffekte wie die Beeinträchtigung der elektrischen Kennwerte oder der Isoliereigenschaften werden durch diese Norm nicht abgedeckt und müssen gesondert geprüft werden. Das Symbol kennzeichnet feuchteempfindliche Bauteile und wird auf allen Warnetiketten bezüglich der Feuchteempfindlichkeit aufgebracht. Mit der Ergänzung zur DIN EN 61760-4:2016 werden die Unterabschnitte Einleitung, Normative Verweisungen, 6.4.2, 6.4.3, D. 2.3.1 und Literaturhinweise geändert/ergänzt. Zuständig ist das DKE/K 682 "Aufbau- und Verbindungstechnik für elektronische Baugruppen" der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE.

Änderungsvermerk

Gegenüber DIN EN 61760-4:2016-03 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Aufschmelzlöten (Reflow) ergänzt (6.4.3); b) Einleitung, Normative Verweisungen, 6.4.2, D.2.3.1 und Literaturhinweise wurden geändert und 6.4.3 hinzugefügt; c) die Deutsche Fassung wurde in den Abschnitten 2 und 3 an die aktuellen Standardsätze angepasst.

Zuständiges nationales Arbeitsgremium

DKE/K 682 - Aufbau- und Verbindungstechnik für elektronische Baugruppen