潮湿敏感器件
- 格式:pdf
- 大小:588.02 KB
- 文档页数:20
1.0目的适用于仓储、生产、维修中所有涉及的潮湿敏感元器件、PCE枫、PCEA板。
2.0规定2.1概述:为规范、指引潮湿敏感元器件、PCE、PCBA在储存、使用、加工过程中的储存、烘烤行为,特制定本规范。
2.2术语定义SMD:表面贴装器件,主要指通过SMT生产的PSMD (Plastic Surface Mount Devices),也即塑封表面贴(封装)器件,如下表1项冃描述的器件。
封装名称缩写潮湿敕感器件包装要求其中:MBB: Moisture Barrier Bag,即防潮包装袋,该包装袋同时要具备ESD保护功能;干燥材料:必须满足MIL-P-3464 Class II标准的干燥材料;H1C: Humidity Indicator Card, 即防潮包装袋內的满足NUL-I-8835^ MIL-P-116, Method II等标准要求的湿度指示卡。
HIC指示包装袋内的潮湿程度(一般HIC上有至少3个圆圈,分别代表不同的梅对湿度值,如:8%、10%、20%等(见图1),各圆囲內原色为色,当某圆圈内由蓝色变为紫红色时,表明袋內巳达到该圆圈对应的相对湿度;当该圆圈再由紫红色交为淡红色时,则表明袋内巳超过该圆囲对应的相对湿度);如杲湿度指示卡指示袋內湿度巳达到或超过需要烘烤的湿度界限(按照厂家规定执行,如栗厂家来提供湿度界限值,我司规定此值为20%RH),零要对器件进行烘烤后再焊接。
说明:有的公司无湿度指示卡,而是在干燥剂中加蓝色晶体,蓝色晶体受潮后会更红,如杲拆封后干燥剂袋内有晶体巳变为红色,则表明器件巳受潮,生产前需要烘烤。
MS1L: Moisture-sensitive identification label,即潮敏标签(见图1),用来指示包装袋内装的爱潮湿敏感器件。
警■告标签:Caution Label 9 即防潮包装袋夕卜含MSIL (Moisture Sensitive Identification Label)符号、芯片 的潮湿敏感等圾、芯片存储条件和拆封后最长存放时间、受潮后烘烤条件71包装袋本身密封日期等倍息 的标签,图1:Moisture-sensitive identification label (Exainplc)iSample humidity i ndica tor card 图2:HUMIDITY INDICATOR10%20%30%40%50%60%ooooooDANGER IF PINK _/READ AT LAVENDER CHANGE DESICCANTBETWEEN PINK & BLUE图1与 2 潮敏指示卡、潮墩标签、潮墩普告标签示例引脚镀银器件比较容易硫化,对包装要求比较严,要求在存储时采用双层塑料袋包装,且需采用热压封口以加强密封作用。
湿度敏感器件的等级划分、标识与储存一般情况下,湿度敏感器件可以分为三个等级:一级湿度敏感器件:具有高精度、高稳定性和低温度敏感性的湿度敏感器件,可以在较宽的工作温度范围内工作,并且精度能够达到较高标准。
这类湿度传感器适用于对湿度精度要求较高的场合,如医疗设备、气象观测等领域。
二级湿度敏感器件:具有一定精度和稳定性,并且能够在一定范围内满足湿度测量要求的湿度传感器。
这类湿度传感器适用于一般工业控制、环境监测等领域。
三级湿度敏感器件:具有一般精度和稳定性,主要用于一些一般性的湿度测量场合,如通风系统、家用电器等领域。
对于不同等级的湿度敏感器件,需要进行相应的标识和储存。
一般来说,可以在产品上标注其等级,并且通过序列号或条形码等方式进行标识,以便追踪和管理。
在储存时,需要根据其特性进行分类和储存,避免受潮、受高温等影响,确保其性能稳定和可靠性。
同时,还需要制定相应的检验和测试标准,确保产品符合相应等级的要求。
湿度敏感器件是一种用于测量环境湿度的重要传感器,它在许多领域都起着至关重要的作用,比如气象观测、医疗设备、工业生产和家用电器等。
在不同领域和应用场景中,要求湿度敏感器件具有不同的精度、稳定性和温度敏感性。
正因如此,对湿度敏感器件进行等级划分、标识与储存显得尤为重要。
等级划分湿度敏感器件的等级划分主要是基于其精度、稳定性和温度敏感性等指标进行评估的。
一般来说,湿度敏感器件可以分为一级、二级和三级三个等级。
一级湿度敏感器件- 这类传感器具有极高的精度和稳定性,对温度的变化非常敏感,并且可以在较宽的工作温度范围内工作。
通常用于对湿度要求非常高的领域,比如医疗设备、精密仪器、气象观测等领域。
二级湿度敏感器件- 这类传感器具有一定的精度和稳定性,适用于工业控制、环境监测等一般性的需求。
温度敏感性相对较低,能够在一定范围内满足湿度测量要求。
三级湿度敏感器件- 这类传感器的精度和稳定性一般,主要用于一般性的湿度测量场合,比如通风系统、家用电器等领域。
潮湿敏感器件IC 取用、储存规范1、目的规范潮湿敏感器件的管理、储存,在线取用、储存、烘焙和失效处理 ,避免潮湿敏感器件装焊、过回流焊时因器件体内潮气膨胀造成器件损坏。
2、适用范围适用于生产现场、仓储、相关外协厂存储、使用的 2 级(含2 级)以上潮湿敏感器件的管理。
3、引用标准IPC/JEDEC J-STD-033A Handling, Packing, Shipping and Use of Moisture/Reflow SensitiveSurface Mount DevicesIPC/JEDEC J-STD-020B Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid StateSurface Mount Devices4、名词解释4.1 Floor Life(地板寿命):是指从干燥环境(如原封装袋)中取出至过回流焊,允许裸露于空气中的最长时间。
若超过这个时间,必须进行烘焙处理后才能使用。
4.2 Shelf Life(货架寿命):是指在防潮包装袋中潮湿敏感器件可以存放的时间,若超过这个时间,必须进行重新干包装(DRY PACKING )处理。
4.3 MBB(防潮包装袋):Moisture Barrier Bag,该包装袋同时要满足ESD 防护要求;图一 潮湿指示卡4.4 HIC(潮湿指示卡):Humidity Indicator Card, 放置在防潮包装袋内用来指示包装袋内湿度的卡片,需要满足MIL-I-8835、 MIL-P-116,Method II 标准的要求。
见图一所示。
4.5 MSID(潮湿敏感鉴定标签): Moisture Sensitive Identification ,用来表示包装内物料为潮湿敏感器件的一种标签。
见图二所示。
图二 潮湿敏感鉴定标电子文件名:0058006G签4.6 MS Caution (潮湿敏感警告标签):Moisture Sensitive Warning Label,即防潮包装袋外的含MSID符号、芯片的潮湿敏感等级、密封存储条件、拆封后存放最长时间、受潮后烘烤条件以及包装袋本身密封日期的标签 。
潮湿敏感性元件MSD即潮湿感性元件三个英文单词的缩写(moisture-sensitive device)潮湿敏感性元件即由潮湿可透材料诸如塑料所制造的非气密性包装的元件,包括密间距元件(fine –pitch device)如IC和球栅阵列(ball grid array )如BGA.当这些元件暴露在回流焊接期间升高的温度环境下陷于塑料的表面巾装元件(SMD ,surface mount device)内部的潮湿会产生足够的蒸汽压力损伤或裂纹等在一些极端的情况下裂纹会延伸到元件的表面最严重的情况就是元件鼓胀和爆裂所以对敏感潮湿性元件的处理变得十分重要.常用的处理方法如下:干燥储存通常将从贴片机上取下的部分拖盘和卷盘储存在一个干燥环境,直到再次使用。
这种储存必须由一个干燥室或有干燥剂的重新密封的干燥袋组成。
许多装配制造商认为零件处于干燥储存时暴露的时间即终止。
事实上,一旦零件已经暴露一定时间(超过一小时),吸收的潮气将保留在包装内,向中央界面扩散,可能产生危害。
因为这个原因,标准上没有说要停止暴露时间的计时。
最近的发现清楚地表明,对于高潮湿敏感的元件(级别4-5a),干燥储存的时间与生产暴露之前是同样重要的。
从一篇有关主题的论文1引证的一个例子说明,分类为5级(通常48小时生产寿命)的PLCC在只暴露16小时之后接着干燥储存70小时实际上仍然超过关键的潮湿水平。
不管怎样,将元件放入干燥储存还是一个好方法。
越干燥的环境将减慢潮气吸收的过程,如果零件留在干燥环境足够的时间,过程将反过来,零件将开始重新干燥。
还有,如果暴露时间有限,夹带的潮气将在相对短的时间里去掉。
IPC/JEDEC标准规定对于暴露时间少于8小时的零件在干燥环境持续5倍的时间,可以将暴露时间重置为零。
再一次,真正的问题是要给生产操作员提供一个可行的工作程序。
备料刚好的数量利用最短暴露时间的原则,一些装配制造商已经采用少量发放MSD的方法,准备的数量刚好够八小时装配的。
潮湿敏感表面元器件的入库验收潮湿环境中的敏感表面元器件可能引起电路故障或损坏,因此在进行元器件的入库验收时需要特别注意。
本文档旨在介绍潮湿敏感表面元器件的入库验收方法及注意事项。
验收方法1. 视觉验收首先,进行外观检查。
应当检查元器件表面有无氧化、金属腐蚀、外壳破裂、焊点变形、引脚异常等情况。
若元器件表面发现上述情况,可能会影响元器件的性能,需要及时进行退换货处理。
2. 外包装检验接下来,检查元器件的外包装是否完整。
如果发现外包装破损、变形、严重受潮等情况,则说明元器件可能已经潮湿,需要进行测试以确定其可用性。
3. 湿度测试对于潮湿环境下的元器件,应该使用专业的仪器进行湿度测试。
通常情况下,应该选择可靠的湿度计或电子湿度指示器以确定元器件是否已经受到过潮湿的影响。
4. 烤箱烘烤如果元器件已经受到了潮湿的影响,需要进行烘烤以排除元器件表面可能存在的水分。
烤箱温度和烤制时间应由元器件厂家提供,因为不同型号元器件所需要的烤制条件不同。
注意事项1. 防控受湿源在元器件运输和存储过程中,应尽量防止其受到潮湿源的影响。
在装卸元器件时,应注意包装的完整性,尽量避免在潮湿环境下拆卸包装。
2. 温湿度环境控制在元器件存放环境内应尽量控制温湿度。
常用的控湿方法有加湿器、除湿器等,应该选择适用的控湿设备,保证元器件的最佳环境条件。
3. 保持清洁存放元器件的地方应该保持干净整洁,应注意不要跨品种杂存,以免产生静电或交联污染等现象。
元器件的入库验收是电路制造环节中不可或缺的一个环节,对于潮湿敏感表面元器件的入库验收需要特别关注。
通过视觉检查、湿度测试及烤箱烘烤等测试方法可以及时发现元器件是否受潮;注意防控受湿源、控制温湿度环境及保持存储区清洁等方面也是非常重要的。
做好这些工作,可以保证元器件可靠性的同时提高产品的品质和制造效率。
潮湿敏感度等级标准(1)IPC/JEDEC J-STD-020 塑料集成电路(IC)SMD的潮湿/回流敏感性分类该文件的作用是帮助制造厂商确定元器件对潮湿的敏感性,并列出了八种潮湿分级和车间寿命(floor life)。
潮湿敏感水平 SMD防湿包装拆开后暴露的环境车间寿命1 级暴露于小于或等于30°C/85% RH 没有任何车间寿命2 级暴露于小于或等于30°C/60% RH 一年车间寿命2a 级暴露于小于或等于30°C/60% RH 四周车间寿命3 级暴露于小于或等于30°C/60% RH 168小时车间寿命4 级暴露于小于或等于30°C/60% RH 72小时车间寿命5 级暴露于小于或等于30°C/60% RH 48小时车间寿命5a 级暴露于小于或等于30°C/60% RH 24小时车间寿命6 级暴露于小于或等于30°C/60%RH 72小时车间寿命(对于6级,元件使用之前必须经过烘焙,并且必须在潮湿敏感注意标贴上所规定的时间限定内回流。
)增重(weight-gain)分析用来确定确定一个估计的车间寿命,而失重(weight-loss)分析用来确定需要用来去掉过多元件潮湿的干燥时间(2)IPC/JEDEC J-STD-033 潮湿/回流敏感性SMD的处理、包装、装运和使用标准该文件提供处理、包装、装运和干燥潮湿敏感性元件的推荐方法。
干燥包装涉及将潮湿敏感性元件与去湿剂、湿度指示卡和潮湿敏感注意标贴一起密封在防潮袋内。
标贴含有有关特定温度与湿度范围内的货架寿命、包装体的峰值温度(220°C或235°C)、开袋之后的暴露时间、关于何时要求烘焙的详细情况、烘焙程序、以及袋的密封日期。
潮湿敏感水平为1 级的,装袋之前干燥是可选的,装袋与去湿剂是可选的、标贴是不要求的,除非元件分类到235°C的回流温度。
湿敏元器件损坏原因湿敏元器件是指在潮湿的环境下易受损的电子元器件。
湿敏元器件的损坏原因可以分为以下几方面:1.湿度过高:湿敏元器件的工作环境湿度一般要求在一定的范围内,如果超出了这个范围,元器件可能会受到损坏。
高湿度会导致元器件内部的金属部件产生氧化,表面涂覆的保护层可能会被漏电的电流侵蚀,从而引起元器件的短路或性能下降。
2.温度变化:湿敏元器件对温度的变化也是非常敏感的。
温度的升高会导致元器件内部的湿气蒸发,从而形成水汽,造成电路短路。
而温度的降低则会使元器件的材料产生收缩,引起元器件的脆性断裂或内部松动。
3.污染物:湿敏元器件在潮湿环境中容易吸附空气中的污染物,如尘埃、酸性物质等。
这些污染物会附着在元器件的金属引脚或内部元件上,导致元器件发生电路短路或腐蚀。
同时,污染物也可能会引起元器件内部电场的变化,导致元器件失去原有的电性能。
4.露点温度:湿敏元器件在低温下会出现露点现象,即湿气冷却到一定程度后,由于空气中的水汽凝结成液态水。
当湿敏元器件处于低于露点温度的环境中时,元器件内部的湿气容易凝结成液态水,导致元器件内部的电路发生短路或腐蚀。
5.电场影响:湿敏元器件会受到周围电场的影响,特别是静电场。
如果静电电场超过元器件所能承受的范围,会引起元器件内部电路的击穿或脱离。
此外,湿敏元器件还容易在静电场的作用下吸附空气中的湿气,从而形成水汽,对元器件造成损坏。
为了避免湿敏元器件的损坏,可以采取以下几个措施:1.控制环境湿度:在湿敏元器件的工作环境中,应控制湿度在合适的范围内,避免湿度过高或过低。
2.控制温度变化:尽量避免湿敏元器件在温度变化较大的环境下工作,或采取温度稳定的措施,如加热装置或冷却装置等。
3.防止污染物:在湿敏元器件周围的工作场所中加强清洁管理,防止尘埃、酸性物质等污染物进入元器件。
4.露点控制:在低温环境下使用湿敏元器件时,需要防止湿气凝结成液态水,可采取加热或保温措施。
5.防止静电:在湿敏元器件的使用、运输和存储过程中,应注意防止静电的产生和积聚,避免静电对元器件的损坏。
潮湿敏感器件(MSD)控制一. 器件封装知识二. 潮湿敏感原理和案例三. 潮湿标准四. 企业内部的潮敏器件控制规范五. 潮湿器件常用英文知识说明2006年4月28日潮湿敏感器件(MSD)控制MSD控制意义根据某公司器件物理失效数据统计,在各种应力(电、机械、环境、潮敏等)诱发的器件失效机制中,潮湿敏感失效占15%。
在业界潮敏导致的失效所占的比例还要高。
随着器件封存装工艺的发展,越来越多低密水汽渗透率塑料材料的大量使用,管脚数越来越密集,潮敏器件控制技术面临巨大挑战。
潮湿敏感器件(MSD)控制一.元器件封装知识1.常见封装器件设计要求高的集成度,生产加工要求更高的效率,使得目前的器件绝大部分都有是表面贴装封装,常见封装有:贴片阻容件:英制公制0603 16080805 20120402 10051206 32161210 32251812 45322225 5764钽电容封装:代码EIA 代码P 2012A 3216B 3528C 6032D 7343潮湿敏感器件(MSD)控制IC封装:SOP (引脚从封装两侧引出呈海鸥翅状(L字形)TSOP (装配高度不到1.27mm的SOP)SSOP (引脚中心距小于1.27mm的SOP)QFP (四侧引脚扁平封装,2.0mm~3.6mm厚)LQFP (1.4mm厚QFP)TQFP (1.0mm厚QFP)BGA (印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚)PLCC (引脚从封装的四个侧面引出)SOJ (J引脚小外形封装IC)潮湿敏感器件(MSD)控制潮湿敏感器件(MSD)控制2. 常见封装结构SOP/QFP封装结构Plastic BGABGA 封装结构潮湿敏感器件(MSD)控制器件封装的三大功能要求:I.电热能:传递芯片的电信号。
II.散热功能:散发芯片内产生的热量。
III.机械化学保护功能:保护芯片和键合丝。
4.塑封器件的可靠性塑封器件可靠性差的原因:塑料渗湿率高,潮气渗入塑料后,吸附在芯片面性和内引线表面,引起腐蚀失效。
潮湿敏感组件本文内容;介绍潮湿敏感组件,旨在告诉大家, 潮湿敏感组件,在生产过程中不容忽视,十分复杂对象---------------潮湿敏感组件(密间距组件,球珊数组)影响的条件------组件暴露在回焊炉高温环境产生的原因------处于塑料表面安装组件内部的潮湿产生足够蒸汽压,损伤或毁坏元件结果及现象------塑料从芯片或引脚框上的内部分离(脱离),线捆结损伤,芯片损伤,内部裂纹,严重的危及表面,最严重的产生组件胀鼓和爆裂-------------(爆米花效应)对策---------------IPC 美国电子工业联欢会制度和发布了IPC-M-109,潮湿敏感性元件标准和指引手册.●IPC/JEDECJ-STD-020塑料集成电路(IC)SMD的潮湿/回流敏感性组件●IPC/JEDECJ-STD-033 潮湿/回流敏感SMD的处理,包装,装运和使用●IPC/JEDECJ-STD-035 非气密性封装组件的声学显微镜检查方法●IPC-9501 用于评估电子组件(预处理的IC )的印刷线路板的装配工艺过程仿真方法.● IPC-9502 电子组件的PWB装配焊接工艺工艺指南● IPC-9503 非IC组件的潮湿敏感性分类●IPC-9504 评估非IC组件(预处理的非IC 组件)的装配工艺仿真方法.文件情况----------不再使用IPC-SM-786,潮湿/回流敏感性IC的检定与处理程序.IPC-M109文件简单介绍;(本文介绍020﹐033两条一些内容) IPC/JEDEC J-STD-020定义潮湿敏感组件﹐对非气密性潮湿可透包装组件(如塑料封装)﹐同时包括了回焊炉焊接﹐视觉检查﹐声学显微图像扫描(扫描声学显微图像﹖)﹐截面和电气测试等﹒而且﹐﹐测试温度也主要基于组件的本身温度﹒通常标准的回焊温度是220+5ºC/-0ºC﹐由于热容量不同﹐当大组件温度设定以大热容量组件﹐小热容量组件温度超过235ºC﹐还有可能超高更高的温度﹐当大小组件并存﹐建议以小组件的回焊温度做评估标准﹒为达到这个温度﹐对流﹐红外为主﹐汽相回流为附加热﹐只要达到J-STD-020所希望的回流温度曲线即可﹒增重分析(weight—agin)see J-STD-020确定一个估计的车间寿命失重分析(weught—loss)see J-STD-033 提供烘烤温度和时间详细质料IPC/JEDEC J-STD-033 提供包装﹐装运﹐烘烤潮湿敏感组件的推荐方法﹒重点是包装和防潮﹐烘烤是开封之后的使用方法﹒干燥包装包括将组件﹐去湿剂﹐湿度指示卡﹐潮湿敏感注意标签一起密封在防潮袋中﹒标签特定温度和湿度范围内的货架寿命﹐包装体的峰值温度(220ºC 或体235ºC)开袋之后暴露时间﹐什幺时间要烘烤﹐烘烤程序﹐以及袋的密封日期组件的烘烤﹐去湿两种方法﹐室温去湿────使用于在30度/85%RH 条件少于8小时的条件﹐或者使用标准的干燥方法或者一个是25±5ºC RH<10% 的干燥葙﹒烘烤───────一些推荐包装前的预烘烤﹐一些用于在车间受命过后﹐从新回复组件寿命﹒相关质料参阅J-STD-033推荐的烘烤时间/温度﹒烘烤温度可能氧化引脚或引起过多的金属间增生(引脚可焊性降低)通过了解IPC-M109,潮湿敏感性组件与指引手册﹐可以避免潮湿敏感性的问题﹒。
潮湿敏感性元件MSD即潮湿感性元件三个英文单词的缩写(moisture-sensitive device)潮湿敏感性元件即由潮湿可透材料诸如塑料所制造的非气密性包装的元件,包括密间距元件(fine –pitch device)如IC和球栅阵列(ball grid array )如BGA.当这些元件暴露在回流焊接期间升高的温度环境下陷于塑料的表面巾装元件(SMD ,surface mount device)内部的潮湿会产生足够的蒸汽压力损伤或裂纹等在一些极端的情况下裂纹会延伸到元件的表面最严重的情况就是元件鼓胀和爆裂所以对敏感潮湿性元件的处理变得十分重要.常用的处理方法如下:干燥储存通常将从贴片机上取下的部分拖盘和卷盘储存在一个干燥环境,直到再次使用。
这种储存必须由一个干燥室或有干燥剂的重新密封的干燥袋组成。
许多装配制造商认为零件处于干燥储存时暴露的时间即终止。
事实上,一旦零件已经暴露一定时间(超过一小时),吸收的潮气将保留在包装内,向中央界面扩散,可能产生危害。
因为这个原因,标准上没有说要停止暴露时间的计时。
最近的发现清楚地表明,对于高潮湿敏感的元件(级别4-5a),干燥储存的时间与生产暴露之前是同样重要的。
从一篇有关主题的论文1引证的一个例子说明,分类为5级(通常48小时生产寿命)的PLCC在只暴露16小时之后接着干燥储存70小时实际上仍然超过关键的潮湿水平。
不管怎样,将元件放入干燥储存还是一个好方法。
越干燥的环境将减慢潮气吸收的过程,如果零件留在干燥环境足够的时间,过程将反过来,零件将开始重新干燥。
还有,如果暴露时间有限,夹带的潮气将在相对短的时间里去掉。
IPC/JEDEC标准规定对于暴露时间少于8小时的零件在干燥环境持续5倍的时间,可以将暴露时间重置为零。
再一次,真正的问题是要给生产操作员提供一个可行的工作程序。
备料刚好的数量利用最短暴露时间的原则,一些装配制造商已经采用少量发放MSD的方法,准备的数量刚好够八小时装配的。
潮湿敏感元件危害
1、什么是MSD
MSD:-----潮湿敏感元件,即Moisture-Sensitive Devices的简称。
2.湿度敏感危害产品可靠性的原理
在MSD暴露在大气中的过程中,大气中的水分会通过扩散渗透到湿度敏感器件的封装材料内部。
当器件经过贴片贴装到PCB上以后,要流到回流焊炉内进行回流焊接。
在回流区,整个器件要在183度以上30-90s左右,最高温度可能在210-235度(SnPb共晶),无铅焊接的峰值会更高,在245度左右。
在回流区的高温作用下,器件内部的水分会快速膨胀,器件的不同材料之间的配合会失去调节,各种连接则会产生不良变化,从而导致器件剥离分层或者爆裂,于是器件的电气性能受到影响或者破坏。
破坏程度严重者,器件外观变形、出现裂缝等(通常我们把这种现象形象地称作“爆米花”现象)。
3.潮湿敏感元件产生危害的因素
潮敏失效是塑料封装表贴器件在高温焊接工艺中表现出来的特殊的失效现象。
造成此类问题的原因是器件内部的潮气膨胀后使得芯片发生损坏。
封装的膨胀程度取决于下列因素:塑料组成成分、实际吸收湿气的数量、温度、加热速度以及塑料的厚度,当由此引起的压力超过塑料化合物的弯曲强度时,封装就可能会裂开,或至少在界面间产生分层。
4、不同等级允许暴露在空气中的时间
温度≤30℃,湿度≤60%RH
1级:无限制
2级:1年
2a级:4周
3级:168周
4级:72周
5级:48周
5a级:24周
6级:使用前,必须先经过烘烤。
湿度敏感器件知识普及
1、术语和定义
MSD(Moisture Sensitive Device):潮湿敏感器件。
指非气密性封装的表面安装器件。
MSL(Moisture Sensitive Level):潮湿敏感等级。
指MSD对潮湿环境的敏感程度。
MBB(Moisture Barrier Bag):防潮包装袋。
MBB要求满足相应指标的抑制潮气渗透能力。
仓储寿命(Shelf Life):指干燥包装的潮湿敏感器件能够储存在没有打开的内部环境湿度符合要求的湿气屏蔽包装袋中的最短时间
车间寿命(Floor Life):指湿度敏感器件从湿度屏蔽包装袋中取出或干燥储存或干燥烘烤
后到过回流焊接前的时间。
曝露时间(MET):烘烤完成至烤箱取出,到器件到达回流焊之前可能暴露到大气环境条件
的最大累积时间。
干燥剂:一种能够保持相对低的湿度的吸收剂。
2、湿度敏感器件的标识
3、湿度敏感器件包装组成:
⏹防潮袋
⏹干燥剂
⏹湿度指示卡
⏹料盘(tray盘或编带)
防潮袋
干燥剂
HIC湿度指示卡泡沫
料盘。
潮湿敏感器件(MSD)控制一. 器件封装知识二. 潮湿敏感原理和案例三. 潮湿标准四. 企业内部的潮敏器件控制规范五. 潮湿器件常用英文知识说明2006年4月28日潮湿敏感器件(MSD)控制MSD控制意义根据某公司器件物理失效数据统计,在各种应力(电、机械、环境、潮敏等)诱发的器件失效机制中,潮湿敏感失效占15%。
在业界潮敏导致的失效所占的比例还要高。
随着器件封存装工艺的发展,越来越多低密水汽渗透率塑料材料的大量使用,管脚数越来越密集,潮敏器件控制技术面临巨大挑战。
潮湿敏感器件(MSD)控制一.元器件封装知识1.常见封装器件设计要求高的集成度,生产加工要求更高的效率,使得目前的器件绝大部分都有是表面贴装封装,常见封装有:贴片阻容件:英制公制0603 16080805 20120402 10051206 32161210 32251812 45322225 5764钽电容封装:代码EIA 代码P 2012A 3216B 3528C 6032D 7343潮湿敏感器件(MSD)控制IC封装:SOP (引脚从封装两侧引出呈海鸥翅状(L字形)TSOP (装配高度不到1.27mm的SOP)SSOP (引脚中心距小于1.27mm的SOP)QFP (四侧引脚扁平封装,2.0mm~3.6mm厚)LQFP (1.4mm厚QFP)TQFP (1.0mm厚QFP)BGA (印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚)PLCC (引脚从封装的四个侧面引出)SOJ (J引脚小外形封装IC)潮湿敏感器件(MSD)控制潮湿敏感器件(MSD)控制2. 常见封装结构SOP/QFP封装结构Plastic BGABGA 封装结构潮湿敏感器件(MSD)控制器件封装的三大功能要求:I.电热能:传递芯片的电信号。
II.散热功能:散发芯片内产生的热量。
III.机械化学保护功能:保护芯片和键合丝。
4.塑封器件的可靠性塑封器件可靠性差的原因:塑料渗湿率高,潮气渗入塑料后,吸附在芯片面性和内引线表面,引起腐蚀失效。
塑料的热膨胀系数大于芯片和键合丝。
在温度变化中,塑料与芯片,键合线的界面会产生相对位移。
虽然位移量很小,但足以造成键盘合丝移动,特别对直径为亚微米级引线,能导致键合丝断裂失效。
为了克服塑料的这些缺点,目前已在塑料中加入适量的填料,以减小塑料的热膨胀系数,改善热导率,降低渗湿率和提高玻璃转化温度Tg (Glass Transition Temperature).*注:玻璃转化温度是指塑料的热膨胀系数随着温度的升高,产生突然变化的某一温度,称为玻璃转化温度。
潮湿敏感器件(MSD)控制二.潮敏原理和失效因素1. 潮敏失效机理潮敏器件主要指在SMT生产的PSMD(Plastic Surface Mount Devices),即塑封表面贴(封装)器件,潮敏是塑料封装表贴器件在高温焊接中表现出来的特殊失效现象。
集成电路封装中采用的热固性环氧材料看起来似乎是防潮的,但随着时间推移,IC 上的塑料密封会从周围环境中吸收潮气,吸潮程度与实际塑料化合物成分,运输储藏条件及生产线环境地湿度等因素有关。
潮敏主要发生在回流焊接过程中,因为在回流焊过程中器件本体温度几乎等同于焊接温度,潮气会急剧膨胀导致器件分层,引线拉细甚至断裂。
而波峰焊时器件本体的温度要小得多,不会导致潮敏失效。
塑料封装材料吸潮后,在高温条件下,特别是在回流焊接条件下,器件会经一个温度迅速升高的过程,其内部潮气就会迅速转变为蒸汽,气压的突变产生的应力将导致封装发生膨胀。
封装的膨胀程度取决于塑料组成成分,实际吸收湿气的数量,焊接温度,加热速度以及塑料的厚度,当气压超过塑料化合物的弯曲强度时,就可能会导致引线被拉细甚至拉断,封装开裂,键合点抬起,或至少在界面间产生分层,这些都会导致器件的性能变差甚至是直接失效。
*注:烘烤时间不足将增加MSD失效风险!潮湿敏感器件(MSD)控制2. 失效因素通常能引起潮敏失效的相关因素有:I.塑料材料与金属引脚的粘附不良,使潮气沿引脚到塑料的介面浸入芯片表面. II.塑料材料本身不致密,潮气从塑料中直接缓慢浸入芯片表面.III.芯片包装封装料过少,过薄,潮气容易浸入.IV.电路装入密封包装袋之前烘烤时间不够或者烘烤的温度过低.V.包装袋密封不良或者包装袋密封性受到破坏,潮气渗入袋内.VI.库房湿度超标,生产车间湿度超标,或包装袋拆封后,器件在空气中放置时间过长.(不符合规范要求)VII.回流焊之前器件预热时间不够或者回流焊温度过高.3. 潮气浸入的途径A. 材料: 塑封材料不致密,潮气容易进入.B. 结构: 塑封材料与金属引脚的粘附不良,使潮气沿引脚到塑料的介面浸入芯片面表面.C. 厚度:塑封材料越薄,潮气越容易进入。
D.环境:湿度越高,温度越高(低于水变汽温度时),潮气容易进入。
潮湿敏感器件(MSD)控制三.潮敏标准 1.潮敏标准介绍IPC-美国电子工业联合会制订和发布了IPC-M-109,潮湿敏感性元件标准和指引手册。
它包括以下七个文件:1) IPC/JEDEC J-STD-020 B 塑料集成电路(IC )SMD 的潮湿/回流敏感性分类。
2) IPC/JEDEC J-STD-033 A 潮湿/回流敏感性SMD 的处理,包装,装运和使用标准。
3) IPC/JEDEC J-STD-035非气密性封装元件的声学显微镜检查方法. 4) IPC-9501 电子元件的PWB 装配焊接工艺指南. 5) IPC-9502 电子元件的PWB 装配焊接工艺指南. 6) IPC-9503 非IC 元件的潮湿敏感性分类.7) IPC-9504 评估非IC 元件(预处理的非IC 元件)的装配工艺过程模拟方法. 原来的潮湿敏感性元件的文件IPC-SM-786,潮湿/回流敏感性IC 的检定与处理程序,已不再使用了.业界标准对比分析(IPC/JEDEC)z J-STD-020C 非密封SMD 潮湿敏感分级标准; z J-STD-033B 潮湿敏感器件包装,处理,运输及使用标准;(差异点体现:潮湿环境MSD 存放时间减小,烘烤时间增长,MSD 干燥存放/MBB 的湿度控制更加严格8%->5%)潮湿敏感器件(MSD)控制2. IPC/JEDEC J-STD-020B潮敏等级分类标准车间寿命潮湿敏感等级(MSL)1 无限制,≤ 30°C/85﹪RH(相对湿度)2 1年, ≤ 30°C/60﹪RH(相对湿度)2a 4周, ≤ 30°C/60﹪RH(相对湿度)3 1周, ≤ 30°C/60﹪RH(相对湿度)4 72小时, ≤ 30°C/60﹪RH(相对湿度)5 48小时, ≤ 30°C/60﹪RH(相对湿度)5a 24小时, ≤ 30°C/60﹪RH(相对湿度)使用前都要烘烤,烘烤后必须在潮敏警示标签上要求的时间6内完成回流焊.潮湿敏感等级: (MSL: MOISTURE SENSITIVITY LEVEL)车间寿命: (FLOOR LIFE:器件拆封存后最长存放时间).潮湿敏感器件(MSD)控制3. 车间寿命降额及包装要求器件的潮敏等级是在30°C/60﹪RH 环境下实验确定的,但实际的车间湿度可能更高, 因此J-STD-033A给出了降额标准.J-STD-033A对潮敏器件的包装要求如下:潮敏等级防潮包装袋(MBB) 干燥材料(Desiccant)湿度指示卡(HIC)潮敏标签(MSIL)警告标签(CautionLabel)1 无要求无要求无要求无要求无要求2 要求要求要求要求要求2a~5a 要求要求要求要求要求6 可选可选可选要求要求说明:对于6级潮敏器件,虽然标准是可选,也应要求来料也都采用防潮包装,并且包装袋内放置干燥剂。
潮湿敏感器件(MSD)控制4.包装要求潮湿敏感标识(MSIL)MSIL: Moisture-sensitive Identification Label湿度指示卡:HIC:Humidity Indicator Card干燥剂和指示卡都可再利用,但干燥剂在再利用前需按要求烘烤,指示卡也需按要求烘烤,指示卡也需要干燥到色剂恢复蓝色才能再利用。
警示标签上有:*潮湿敏感标识破*潮湿敏感等级别*包装有效期限期*车间寿命说明确*受潮判定标准确性*器件能承受的最高温度过*受潮器件的烘烤方法要求包装袋的密封时间等信息。
潮湿敏感器件(MSD)控制5.受潮的判定标准J-STD-033A要求:潮湿敏感器件必须在满足下列条件之一的环境中存储:1)在有干燥剂的真空包装袋内存储;2)在干燥箱内(湿度<10%RH)存储。
对于露置在空气中的时间大于其车间寿命(参见车间寿命降额标准)的潮敏器件,或是包装袋内湿度指示卡超过10%RH的潮敏器件,都有可能已经受潮,需要烘烤后才能使用。
封装厚度潮敏等级 125ºC烘烤 40ºC(≤5%RH)烘烤≤1.4mm2a 4h 5daysdays ………… 3 7h 11………… 4 9h 13days………… 5 10h 14days………… 5a 14h 19days≤2.0mm2a 18h 21days………… 3 24h 33days………… 4 31h 43days………… 5 37h 52days………… 5a 48h 68days≤4.0mm2a 48h 67days………… 3 48h 67days………… 4 48h 68days………… 5 48h 68days………… 5a 48h 68days以上是IPC/JEDEC J-STD-033A给出的烘烤要求,操作起来有很大的困难,可以参考此标准,结合企业以往经验和实际情况,制定可操作的自己的烘烤要求。
潮湿敏感器件(MSD)控制四.企业内部的潮敏器件操作要求1.通用要求参考J-STD-033B 标准,结合企业情况,制定企业内部的对各种环境条件下的车间寿命 要求:MSD 车间寿命要求(Floor Life)MSLMSD 封装体厚度 标准条件 ≤30°C/60﹪RH降额条件1≤30°C/70﹪RH 降额条件2 ≤30°C/80﹪RH 降额条件2 ≤30°C/90﹪RH 1 所有 无限制 无限制 无限制 无限制 2 所有1年半年3个月3个月≥3.1mm,(BGA ≥1mm) 10天7天6天2.1mm~3.1mm 96小时 72小时 48小时2a≤2.1mm,(BGA<1mm)28天24小时 24小时 24小时≥3.1mm,(BGA ≥1mm) 120小时 96小时 96小时2.1mm~3.1mm 72小时 48小时 48小时 3≤2.1mm,(BGA<1mm)168小时 24小时 24小时 24小时≥3.1mm,(BGA ≥1mm) 72小时 48小时 48小时2.1mm~3.1mm 48小时 48小时 24小时 4≤2.1mm,(BGA<1mm)72小时 24小时 24小时 24小时≥3.1mm,(BGA ≥1mm) 48小时 24小时 24小时5 <3.1mm,(BGA <1mm)48小时24小时 24小时 24小时≥3.1mm,(BGA ≥1mm) 24小时 24小时 24小时5a<3.1mm,(BGA <1mm) 24小时24小时 12小时 12小时 6所有使用前必须烘烤,并在警告标签规定的时间内焊接完毕。