湿度对电子元器件及钽电容器的可靠性影响
湿度对电子元器件及钽电容器的可靠性影响
湿度 表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示；若表示在湿蒸汽中液态水分的重量占蒸汽总重量的百分比，则称之为蒸汽的湿度。
湿度过高对电子元器件的影响是什么？
随着社会的发展，以及科学技术的不断的进步，特别是进几十年电子行业从无到有发展非常的快速。而且电子行业的更新换代非常的快速，对于储存的环境要求也是非常的高，尤其是对于空气湿度的要求也是非常的高。
下面简单分析下湿度对电子元器件和整机的危害：
绝大部分电子产品都要求在干燥条件下作业和存放。据统计，全球每年有1/4以上地工业制造不良品与潮湿地危害有关。对于电子工业，潮湿地危害已经成为影响产品质量地主要因素之一。
1.集成电路：潮湿对半导体产业地危害主要表现在潮湿能透过IC塑料封装从引脚等缝隙侵入IC内部，产生IC吸湿现象。
除湿机在SMT过程地加热环节中形成水蒸气，产生地压力导致IC树脂封装开裂，并使IC器件内部金属氧化，导致产品故障。此外，当器件在PCB板地焊接过程中，因水蒸气压力地释放，亦会导致虚焊。
根据标准，在高湿空气环境暴露后地SMD元件，必需将其放置在10%RH湿度以下地干燥箱中放置暴露时间地10倍时间，才能恢复元件地车间寿命，避免报废，保障安全。
2.液晶器件：液晶显示屏等液晶器件地玻璃基板和偏光片、滤镜片在生产过程中虽然要进行清洗烘干，但待其降温后仍然会受潮气地影响，降低产品地合格率。因此在清洗烘干后应存放于40%RH以下地干燥环境中。
3.其它电子器件：电容器、陶瓷器件、接插件、开关件、焊锡、PCB、晶体、硅晶片、石英振荡器、SMT胶、电极材料粘合剂、电子浆料、高亮度器件等，均会受到潮湿地危害。
作业过程中地电子器件：封装中地半成品到下一工序之间;PCB封装前以及封装后到通电之间;拆封后但尚未使用完地IC、BGA、PCB等;等待锡炉焊接地器件;烘烤完毕待回温地器件;尚未包装地产成品等，均会受到潮湿地危害。
成品电子整机在仓储过程中亦会受到潮湿地危害。如在高湿度环境下存储时间过长，将导致故障发生，对于计算机板卡CPU等会使灭手指氧化导致接触不良发生故障。
湿度过高对电子元器件的影响是什么？
随着社会的发展，以及科学技术的不断的进步，特别是进几十年电子行业从无到有发展非常的快速。而且电子行业的更新换代非常的快速，对于储存的环境要求也是非常的高，尤其是对于空气湿度的要求也是非常的高。
下面简单分析下湿度对电子元器件和整机的危害：
绝大部分电子产品都要求在干燥条件下作业和存放。据统计，全球每年有1/4以上地工业制造不良品与潮湿地危害有关。对于电子工业，潮湿地危害已经成为影响产品质量地主要因素之一。
1.集成电路：潮湿对半导体产业地危害主要表现在潮湿能透过IC塑料封装从引脚等缝隙侵入IC内部，产生IC吸湿现象。
除湿机在SMT过程地加热环节中形成水蒸气，产生地压力导致IC树脂封装开裂，并使IC器件内部金属氧化，导致产品故障。此外，当器件在PCB板地焊接过程中，因水蒸气压力地释放，亦会导致虚焊。
根据标准，在高湿空气环境暴露后地SMD元件，必需将其放置在10%RH湿度以下地干燥箱中放置暴露时间地10倍时间，才能恢复元件地车间寿命，避免报废，保障安全。
2.液晶器件：液晶显示屏等液晶器件地玻璃基板和偏光片、滤镜片在生产过程中虽然要进行清洗烘干，但待其降温后仍然会受潮气地影响，降低产品地合格率。因此在清洗烘干后应存放于40%RH以下地干燥环境中。
3.其它电子器件：电容器、陶瓷器件、接插件、开关件、焊锡、PCB、晶体、硅晶片、石英振荡器、SMT胶、电极材料粘合剂、电子浆料、高亮度器件等，均会受到潮湿地危害。AVX代理商
作业过程中地电子器件：封装中地半成品到下一工序之间;PCB封装前以及封装后到通电之间;拆封后但尚未使用完地IC、BGA、PCB等;等待锡炉焊接地器件;烘烤完毕待回温地器件;尚未包装地产成品等，均会受到潮湿地危害。
成品电子整机在仓储过程中亦会受到潮湿地危害。如在高湿度环境下存储时间过长，将导致故障发生，对于计算机板卡CPU等会使灭手指氧化导致接触不良发生故障。
电子工业产品地生产和产品地存储环境湿度应该在40%以下。有些品种还要求湿度更低。
任何种类的电子元器件按照封装结构结构来分解都可以简单分为基体部分和外层封装部分，外层封装形式按照密封特点可以简单分为气密封和非气密封两种形式。气密封的电子元件一般都直接采用金属或有机物把芯子装配进入外壳后，再进行焊接或粘接。气密封的电子元件内部与空气完全隔开，电性能在工作时不会受到湿度不断变化的大气影响，可靠性也较高。采用气密封的电子元件的电性能一般都对空气湿度非常敏感，湿度的变化不光会对电信能造成明显影响，甚至还会对可靠性直接造成影响。因此，都是非采用气密封不可的元件。非气密封的电子元器件为了保证性能尽可能不受到大气环境影响过多，一般都采用环氧树脂封装，以保证元件具有一定的防潮性，介电性和强度。
????? 采用非气密封方式封装的电子元件一般都是各种电性能对湿度不太敏感的半导体器件，由于芯子组成材料多数都是在高温下形成的固态化合物或氧化物，在常温和一定湿度下化学稳定性较高，因此，即使使用时存在一定湿度，也不至于对基本性能和可靠性造成决定性影响。
???? 出于对元件芯子的保护要求，此类元件采用的环氧树脂实际上并非只是在高温下会形成稳定，不可逆交联结构的热固型环氧树脂，而是在环氧树脂中还加入了80-90%的超细二氧化硅粉形成的混合物。此类环氧树脂在室温时呈固态，在一定温度和压力下很快形成凝胶态，再在一定温度下保持一定时间，环氧树脂会快速形成稳定的交联结构，与硅粉一起彻底固化成具有一定强度，又一定防潮性，具有很高介电常数，不燃烧的玻璃化环氧基包封层。
????? 由于此类环氧树脂在塑封时必须在150-180℃的高温高压下快速被注射进入精密模具腔体，因此，塑封后的环氧树脂层即使在200倍的显微镜下也不存在微细气孔，密封性良好，可以满足各类半导体芯组的密封要求。
??? 但是，由于任何电子元件的芯子都需要引线与电路联通，而此类引线必须使用热膨胀率与环氧包封层不同的金属，因此，当温度出现变化时，在芯子引出线和环氧树脂包封层之间还是会形成液体不能进入，但气体可以进入的微细缝隙。这些微细的缝隙在一定时间内仍然无法阻止各种气体和水汽的缓慢渗入。
采用此类封装方式的元件一般也可称为半密封元件。
不同类型的电子元件由于使用材料对湿度敏感程度的不同而分为不同等级，不同湿度敏感等级的电子元件在交付与使用前，必须采用不同方式的密封包装形式，以防止从生产出来到使用期间在空气中暴露时间过长而过量吸潮导致的各种质量问题。按照吸潮对电性能影响程度的不同，电子元件的湿度敏感等级可以划分为8级，它们分别为；1，2，2A,3,4,5,5A,6八个级别。数字越大，表示该元件对湿度的敏感等级越高，在包装盒转运时必须有严格的包封方式和明确的储存时间和温度及湿度要求。
对于二氧化锰做阴极的片式钽电容器，它的湿度敏感等级是3级，而对于阴极采用3，4乙烯二氧噻吩【聚噻吩】导电高分子材料的片式钽电容器，由于其阴极有较强的亲水性，因此，它的湿度敏感等级为5A级。
???? 根据大量实际经验统计，湿度敏感等级小于2级的电子元件，在转运和储存时均无需使用可以防止吸潮的真空包装，只是做好强度和防静电包封就可以满足要求。这类电子元件即使在空气中暴露时间较长【一星期至数月】，如果不考虑引脚氧化和表面活性下降对可焊性影响，吸潮程度较低，对电性能基本没有影响。而湿度敏感等级为3级以上的电子元件，在转运和储存期间，必须使用可以防止吸潮的真空包装，而且在湿度为40%以上的空气中暴露时间不能超过24小时。如果因为任何原因致使该类电子元件在空气中放置时间超过24小时，在焊接使用前必须对该电子元件进行一定温度，一定时间的烘干去潮气处理。否则，当进行自动的载流焊接或波峰焊接时，由于在180度以上停留时间会超过90秒，内部吸附的水汽会迅速瞬间气化，导致元件内部瞬间压力过高，造成外包封层破裂或电性能失效。此类现象有人形象地成为‘爆米花’现象。造成这一现象的原因，主要是因为吸附的水分在气化时，一个体积的水会变为40倍的摩尔体积，破坏性可想而知。
对于由于在转运和储存过程中严重吸潮的3级以上的电子元件，如果使用手工焊，则使用前不必继续去潮气处理，待通电时其内部吸附的水汽会缓慢释放出来，对外观和性能基本没有影响。如果使用载流焊接或其他自动焊接方式，必须在使用前进行一定温度和一定时间的彻底去潮处理。对于片式钽电容器，经过大量实验，我们推荐的去除潮气的温度和时间为；125℃/12小时，85度/48小时。以上时间和温度适用于D壳以上的体积较大产品。如果体积较小，AVX代理商则时间可以适当缩短。具体时间以实验为准。
实际上半密封的电子元件在转运和储存上使用真空包封还有另外一个目的，那就是防止引线由于高温高湿而氧化或表面活性丧失。总的来说，对于半密封的各类电子元件在转运和储存过程中进行严格的防潮，是保证电子元件可靠性的非常必要的手段。此点请制造者和使用者务必注意。