Horneado de placas MSD según IPC/JEDEC J-STD-033

Todo taller de ensamble que maneja dispositivos sensibles a la humedad se topa con la misma pared. Las placas salen de almacén, el reloj de vida en piso ya venció, y ahora hay que hornearlas antes del reflow. El horneado en sí está bien documentado. Lo que nadie escribe es la parte que de verdad cuesta tiempo en piso: dentro de qué se hornean las placas, y cuántas veces hay que moverlas para llegar ahí.

Lo que dice la norma

IPC/JEDEC J-STD-033 es la norma de manejo, empaque, embarque y uso de dispositivos de montaje superficial sensibles a la humedad. La parte que importa aquí es la tabla de horneado. Para la mayoría de los ensambles la ventana práctica va de 90 °C a 125 °C, sostenida entre 24 y 72 horas según el espesor del encapsulado, el tamaño del cuerpo y el nivel de sensibilidad a la humedad que trae la etiqueta.

Dos números mandan sobre todo lo demás:

• La temperatura. 125 °C es un techo común para ensambles ya poblados, porque de ahí para arriba empiezan a peligrar plásticos, etiquetas y algunos conectores.
• La duración. Un horneado de 24 horas no tiene nada de raro. Uno de 72 horas tampoco es excepcional. Eso es de uno a tres días con las placas metidas en un horno, dentro de algo.

Ese "algo" es donde se pierde la mayoría de los talleres.

El trasvase que nadie presupuesta

Un rack magazine ESD estándar está calificado a 80 °C. Eso sirve para almacenar, transportar y alimentar un cargador en línea. No sirve para un horno a 125 °C. Los paneles laterales de polímero conductivo se deforman, y una vez deformados el paso de ranura ya no es fiel.

Entonces las placas se trasvasan. Salen del rack de almacenamiento, entran a una charola o a una canasta de acero, pasan en el horno un día o tres, salen y regresan a un rack para el cargador. Cuente lo que eso cuesta:

1. Dos operaciones de manejo extra por lote. Cada placa se levanta y se vuelve a asentar dos veces más de lo necesario.
2. Dos eventos de exposición ESD extra. Cada manipulación es una oportunidad de descarga que nadie ve y nadie registra.
3. Riesgo de daño físico. Las placas se golpean contra las paredes de la charola y los conectores de borde se raspan. Los ensambles poblados con componentes altos en ambas caras son el peor caso.
4. Huecos de trazabilidad. El lote quedó en un contenedor que no es el contenedor con el que se dio de alta.

Nada de eso aparece en una orden de compra. Todo eso aparece como rendimiento.

La alternativa: que el rack aguante el horneado

Un rack magazine calificado a 200 °C convierte el flujo en un solo contenedor. Las placas entran al rack en recibo, se quedan en ese rack durante el almacenamiento, entran al horno todavía en el rack, salen, y alimentan el cargador desde ese mismo rack.

Ese es todo el argumento del rack de 200 °C, y vale la pena ser preciso sobre por qué 200 °C y no 130 °C:

• Margen. Un rack calificado exactamente a su temperatura de horneado es un rack trabajando en su límite durante 72 horas seguidas. Calificado a 200 °C trabajando a 125 °C es un rack cómodo.
• Espacio para el siguiente proceso. El taller que después agrega un horneado más caliente, o un paso de curado, no quiere volver a comprar racks.

Más arriba, a 300 °C, ya se entra en construcción todo aluminio. Eso es carga directa en reflow sin plomo, esquemas de curado aeroespacial y pruebas de estrés térmico, no horneado MSD. Si su único proceso de alta temperatura es un horneado J-STD-033, 200 °C es la calificación correcta y 300 °C es dinero gastado en una capacidad que no va a usar.

Qué revisar en un rack antes de confiárselo a un horno

El número de temperatura en una hoja de datos es necesario pero no suficiente. Cuatro cosas importan igual:

• Estabilidad del paso de ranura. El rack sostiene las placas a un paso fijo, comúnmente 10 mm. Si los paneles laterales se mueven con la temperatura el paso se corre, y un cargador que espera una placa cada 10 mm empieza a fallar. Pregunte qué sostiene el paso: una riel dentado con paralelismo monitoreado sostiene mejor que un ajuste por fricción.
• Propiedades ESD a temperatura. La resistencia superficial se mide a temperatura ambiente en un reporte de prueba. Pregunte si el material es conductivo por naturaleza o tratado en superficie. Los tratamientos superficiales se degradan con el ciclado térmico repetido. Los polímeros conductivos cargados no.
• Material del bastidor. A los pilares de aluminio y a la base de acero no les importan los 125 °C. Los paneles son la pregunta.
• Si sigue entrando al cargador. Un rack que sobrevive el horno pero ya no entra al cargador SMT no resolvió nada. La altura de chasis, comúnmente 563 mm, y el paso de ranura tienen que seguir dentro de la interfaz del cargador después del ciclado térmico.

Un flujo que aguanta una auditoría

1. Recibo. Las placas entran a un rack magazine apto para horneado. Registre el lote contra ese rack.
2. Almacenamiento. El rack se va al anaquel, o a un gabinete seco si el reloj de vida en piso sigue corriendo.
3. Horneado. El rack entra al horno con el esquema J-STD-033 que corresponda a la pieza. Nadie toca las placas.
4. Enfriado. El rack sale y se enfría. Las placas siguen sin tocarse.
5. Carga. El rack alimenta directo al cargador en línea.

Las placas se manipulan dos veces: al entrar en recibo y al salir en el cargador. Todo lo de en medio es el rack moviéndose, no las placas. Para un auditor también es una historia más limpia: un contenedor, un identificador, sin intermedios sin registrar.

Dónde entran nuestros racks

Nuestros racks de ajuste por engrane vienen en versión de 80 °C y de 200 °C sobre el mismo chasis. Mismo espacio ocupado, misma altura de 563 mm, mismo paso de 10 mm, misma interfaz de cargador. La diferencia es el material del panel y la calificación de temperatura.

Eso importa cuando ya trabaja con la versión de 80 °C: la de 200 °C entra en la misma línea, el mismo anaquel y el mismo cargador, así que puede agregar capacidad de horneado en una celda sin cambiar nada más.