Perché conservare i componenti e le schede elettroniche in un armadio in atmosfera secca con Azoto?

Abbiamo visto come componenti e schede elettroniche siano elementi chiave e parti fondamenti del processo di produzione di specifici ambiti industriali, tra i quali contiamo quello aeronautico e aerospaziale, ma anche il settore automotive non è affatto da escludere.
Senza particolari precauzioni i materiali costitutivi di alcuni componenti e circuiti stampati (PCB) esposti all'Aria possono comportarsi come vere e proprie spugne e assorbire l'umidità nei loro strati interni, o nelle loro porosità (fenomeno di adsorbimento e diffusione).

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Durante il processo di produzione, l'operazione di assemblaggio dei componenti su un circuito stampato comporta un insieme di trattamenti termici, generalmente operazioni di brasatura a temperature prossime o superiori a 260°C.

Con queste temperature di lavoro, la maggior parte dei materiali costitutivi dei componenti così riscaldati diventa malleabile, perché essi sono vicini alla loro temperatura di transizione vetrosa. L'umidità potenzialmente presente in un componente o in un circuito stampato (PCB), vaporizzerà al suo interno, introducendo pressioni e sollecitazioni significative. Il rischio principale è quindi quello di provocare deformazioni o distruzioni irreversibili (delaminazione, deformazione, effetto popcorn, crepa, crack, ecc.) o guasti latenti.

Rimedi per evitare i danni causati dall'umiditàSoluciones para evitar los daños causados por la humedad

Conosciute da più di 4000 anni (dagli Egizi), le tecniche di essiccamento permettono tramite l'energia termica di eliminare l'umidità interna dei materiali. Tuttavia, se questo processo consente di rimuovere efficacemente l'umidità, rischia anche di degradare i materiali (metalli e polimeri) a causa dell'ossidazione derivante dalla combinazione del riscaldamento in presenza di Ossigeno atmosferico. Tutto questo può minare l’alta qualità che viene richiesta per componenti e schede elettroniche in questo settore.

Che sia per sostituire l’essiccazione, o per evitare l'assorbimento di umidità dei componenti sensibili (SMD, PCB, schede elettroniche durante la produzione, ecc.), si consiglia di mantenere questi elementi, al riparo dall'umidità (per evitare alta pressione e sollecitazioni in seguito alla vaporizzazione di quest’ultima), in materiali specifici che consentono di avere un'atmosfera secca e pulita.

Alcune apparecchiature funzionano con un'atmosfera inerte resa possibile da un semplice principio di lavaggio utilizzando un gas specifico, ossia l’Azoto puro, che le assicura una protezione dal potenziale degrado da parte degli inquinanti presenti nell'Aria (O₂, Ozono, H₂S, H₂SO₄, ecc.).

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I componenti standard più fragili

Lo standard IPC/JEDEC J-STD-033 è una classificazione internazionale che distingue i componenti in base al loro grado di sensibilità relativa all'assorbimento di umidità (livello MSL: Moisture Sensitivity Level) e consente di gestire la durata massima di utilizzo dopo l'apertura dell'imballo protettivo.

Questa classificazione ha 6 livelli principali di caratterizzazione (da 1: per i componenti meno sensibili, a 6: per i componenti più sensibili).
La norma prevede che il produttore apponga una targhetta identificativa con il numero del livello MSL per consentire agli utilizzatori di adottare le misure e le precauzioni necessarie per lo stoccaggio e l’assemblaggio.
Tra la vasta gamma di componenti possiamo citare:

componenti noti per essere sensibili all'umidità come: I circuiti integrati, i componenti in custodie di plastica sottili, le BGA (Ball Grid Array), i chip µ, i chip scale package, ecc.
i componenti noti per essere poco sensibili come: la maggior parte dei cosiddetti componenti tradizionali (PTH), la maggior parte dei connettori, ecc.

Le diverse tecniche e tecnologie per effettuare lo stoccaggio in atmosfera secca

Nella tabella sottostante sono riportate le principali opzioni di confezionamento dei componenti per proteggerli dall'umidità, sia che siano sfusi che in un imballo (Drypack bag).

Tipi di tecnologie di stoccaggioì	Protezione contro	Caratteristiche
Drypack bag + essiccanti	✅H₂O ❌O₂ Esposizione agli inquinanti atmosferici: Media	Previene l'assorbimento di umidità, Tempo di manodopera significativo per disimballaggio e reimballaggio, ⇒ Tempo di conservazione limitato.
Armadi ad aria secca	✅H₂O ❌O₂ Esposizione agli inquinanti atmosferici: Forte (inquinanti non catturati dai filtri)	Previene l'assorbimento di umidità, Punto di vigilanza sulla non protezione nei confronti di O₂ e altri inquinanti atmosferici, Più adatto per la conservazione a brevissimo termine, Accessibilità più facile rispetto ai Dry pack bag.
Armadio con sistema essiccante
Armadio essiccante + Azoto
Armadio in Azoto	✅H₂O ✅O₂ ✅Esposizione agli inquinanti atmosferici: Nessuna (assenza di inquinanti nell'Azoto)	La soluzione con la massima efficienza per ridurre il rischio di deterioramento: Protezione al 100%: impedisce l'assorbimento dell'umidità, permette un'asciugatura delicata, protegge dall'ossidazione, protegge dagli inquinanti atmosferici.. Totale accessibilità allo stock

I parametri da controllare per essere certi dell'efficienza di un armadio in atmosfera secca

Le apparecchiature di stoccaggio generalmente dispongono di sistemi di misura dell’umidità per verificare che l'atmosfera sia ben al di sotto del 5% di umidità relativa.
Esistono diverse soluzioni, che vanno dal semplice indicatore di test dell'umidità (reversibile o meno), il cui colore cambia in base all’umidità dell'ambiente, a sistemi di misura più complessi che utilizzano sistemi di monitoraggio per la registrazione o per la regolazione dell'atmosfera.

I nostri esperti sono a vostra disposizione per consigliarvi su:

sul processo di conservazione in armadio in atmosfera secca tramite riempimento con Azoto,
l’ottimizzazione del funzionamento e controllo dell'atmosfera gassosa nell'apparecchiatura,
le norme di sicurezza per il posto di lavoro,
il metodo di fornitura dell'Azoto e sua purezza, nonché le soluzioni di distribuzione (rete tubazioni) e eventuali servizi per l’alimentazione gassosa degli armadi di stoccaggio.