Trockenmittel und Feuchteindikatorkarte: Wie viel braucht ein Feuchtigkeitssperrbeutel?

Warum werden feuchteempfindliche Bauteile trocken verpackt?

Kunststoffgehäuse von SMD-Bauteilen nehmen Luftfeuchte auf. Beim Reflow-Löten verdampft dieses Wasser schlagartig, der Dampfdruck kann das Gehäuse aufreißen oder Schichten delaminieren (Popcorn-Effekt). IPC/JEDEC J-STD-033 regelt deshalb, wie feuchteempfindliche Bauteile (MSD) mit Barrierebeutel, Trockenmittel und Indikatorkarte trocken verpackt, gelagert und bei Bedarf getrocknet werden.

Wie lange ein Bauteil offen liegen darf, bestimmt seine Feuchteempfindlichkeitsstufe (MSL) nach J-STD-020. Die Trockenverpackung hält diese Uhr während Transport und Lagerung an.

Was bedeutet eine Trockenmittel-Einheit (Unit)?

Trockenmittel wird nicht nach Gewicht, sondern in Units nach MIL-D-3464 bemessen. Eine Unit ist die Menge, die unter festgelegten Bedingungen eine bestimmte Wassermenge adsorbiert, und wiegt je nach Material etwa 28 bis 33 g. Wie viel Wasser eine Unit tatsächlich bindet, hängt von der Feuchte ab, die im Beutel höchstens erreicht werden darf.

Diese Obergrenze heißt maximale Innenfeuchte (MIH). Je strenger sie ist, desto weniger Wasser bindet eine Unit:

Beutel aus Kraftpapier sind günstig, Beutel aus Polyethylen-Spinnvlies sind sauberer, schwefelfrei und faserfrei, also die Wahl für Baugruppen mit Silberoberflächen.

Trockenmittel

Beutel in mehreren Unit-Größen für Barrierebeutel und Behälter.

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Feuchtigkeitssperrbeutel

Metallisierte Barrierebeutel mit geringer Wasserdampfdurchlässigkeit für das Trockenpack.

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Wie viel Trockenmittel braucht ein Feuchtigkeitssperrbeutel?

Für die schnelle Abschätzung gilt die Faustformel nach MIL-P-116: Units = 0,011 x Beutelfläche in Quadratzoll. Wer Lagerdauer und Folienqualität einbeziehen will, rechnet nach EIA-583 mit Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR), Monaten und zulässiger Innenfeuchte. Beide Formeln liefern für einen typischen Beutel ähnliche Werte, das Ergebnis wird immer aufgerundet.

Rechenbeispiel: Beutel 10 x 20 Zoll

Die Beutelfläche zählt beide Seiten: 10 x 20 x 2 = 400 Quadratzoll, das entspricht einem Beutel von etwa 254 x 508 mm. Für die genaue Rechnung werden eine WVTR von 0,02 g je 100 Quadratzoll und 24 h, zwölf Monate Lagerung und höchstens 20 % rF Innenfeuchte angenommen.

• Bei 10 % rF Zielwert sinkt die Kapazität auf 3,0 g je Unit, die nötige Menge steigt im Beispiel auf über 7 Units.
• Trays, Schaumstoff und Pappe bringen eigene Feuchte mit: vorher trocknen oder mehr Trockenmittel einlegen.

Welche Folie die passende WVTR liefert und wie Beutelgröße und Siegelnaht gewählt werden, behandelt der Ratgeber Feuchtebarriere-Beutel für MSD.

Wie liest man eine Feuchteindikatorkarte richtig?

Die Feuchteindikatorkarte (HIC) trägt Punkte für festgelegte Feuchtestufen, bei Karten nach J-STD-033 für 5, 10 und 60 % rF. Ein Punkt wechselt seine Farbe, sobald die Feuchte im Beutel seinen Wert überschreitet. Die tatsächliche Feuchte liegt bei dem Punkt, dessen Farbe dem Übergangston entspricht. Die Karte wird direkt nach dem Öffnen des Beutels abgelesen.

• Karten mit Kobaltchlorid wechseln von blau nach rosa (Übergang lavendel), kobaltfreie Karten von braun nach gelb (Übergang hellbraun).
• Der 5-%-Punkt dient als Referenz. Ist der 10-%-Punkt umgeschlagen, müssen Bauteile der Stufen MSL 2a bis 5a vor dem Löten getrocknet werden. Ein umgeschlagener 60-%-Punkt betrifft auch MSL 2.
• Die Punkte reagieren binnen acht Stunden und sind bei 23 °C am genauesten.
• Vor dem Einlegen muss der höchste Punkt noch die Trockenfarbe zeigen.

Karten mit anderen Stufen, etwa 30/40/50 % rF, dienen der allgemeinen Feuchteüberwachung. Warum die Raumfeuchte auch für die Ableitung von Ladungen eine Rolle spielt, erklärt der Ratgeber Luftfeuchte im ESD-Bereich.

Wie lagert und reaktiviert man Trockenmittel, Karten und Beutel?

Trockenmittel, Indikatorkarten und Barrierebeutel haben kein festes Verfallsdatum, verlieren aber durch falsche Lagerung ihre Wirkung. Alle drei gehören in die geschlossene Originalverpackung, in einen trockenen, belüfteten Raum mit gleichmäßiger Temperatur um 20 bis 24 °C, ohne direkte Sonne und Wärmequellen. Ware, die älter als ein Jahr ist, vor dem Einsatz prüfen.

Trockenmittel

• Bestand nach FIFO verbrauchen, als Bezugsdatum das Lieferdatum notieren.
• Gesättigtes Trockenmittel lässt sich durch Trocknen nach Herstellerangabe regenerieren. Ein Wiegevergleich vor und nach dem Trocknen zeigt, ob es wieder aufnahmefähig ist.

Feuchteindikatorkarten

• Im Originalbehälter mit beiliegendem Trockenmittel lagern, das nach drei Öffnungen ersetzt wird.
• Von Wasser, Dampf und Ammoniak fernhalten.
• Umgeschlagene Punkte kehren in einem dichten Behälter mit einer Unit frischem Trockenmittel binnen vier bis 24 Stunden in die Trockenfarbe zurück. Schneller geht es durch drei Stunden bei 180 °F (rund 82 °C), Deckel und Trockenmittelbeutel vorher entfernen.

Barrierebeutel

Bei metallisierten Beuteln kann die Aluminiumschicht durch UV, Feuchte und Wärme oxidieren, die Barriere wird dann schwächer. Beutel mit Rissen, Knicken oder Kratzern in der Metallschicht aussortieren. Die Unterschiede zwischen Barriere- und Abschirmbeuteln erläutert der Ratgeber Shielding Bag oder rosa Antistatikbeutel.

Vakuum oder Stickstoff beim Verschließen?

Weder Vakuum noch Stickstoff ersetzen das Trockenmittel. Ein leichtes Vakuum verkleinert das Luftvolumen und damit die eingeschlossene Feuchte, macht das Paket kompakt und lässt spätere Undichtigkeiten am nachlassenden Unterdruck erkennen. Stickstoff verdrängt die Raumluft vor dem Siegeln. Entscheidend ist in beiden Fällen eine durchgehende, faltenfreie Siegelnaht.

• Kein hartes Vakuum: Kanten von Rollen und Trays können die Folie durchstoßen.
• Trockenmittel erst unmittelbar vor dem Verschließen aus dem Behälter nehmen, sonst bindet es schon Feuchte aus der Raumluft.
• Siegelnaht auf Falten und Kanäle prüfen, ein Vakuumpack darf sich nach Stunden nicht entspannen.

Folienschweißgeräte

Für dichte Siegelnähte an Barrierebeuteln, auch mit Vakuum- oder Gasspülfunktion.

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Feuchtebarriere-Beutel

Folienaufbau, WVTR und Beutelgröße für MSD auswählen.

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