潮湿敏感元件有关内容

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1、潮湿敏感元件（此文是从IPCJ-STD-020、J-STD-033等标准和一些文章中摘取出来，仅供大家参考。如果想了解MSD的详细知识，请浏览相关国际标准。）缩写：MSD:Moisture-sensitivedevicesSMD:SurfaceMountDevicesMSL:MoistureSensitivityLevelPCB:PrintedCircuitBoardsHIC:HumidityIndicatorCardBGA:BallGridArrayESD:ElectrostaticDischargeMBB:MoistureBarrierBag1前言湿度敏感器件（）对生产直通率和产品的可靠性

2、的影响不亚于，所以认识的重要性，深入了解的损害机理，学习相关标准，通过规范化的过程控制方法，避免由于吸湿造成的元器件损坏来降低由此造成的产品不良率，提咼产品的可靠性。潮湿敏感性元件的主题是相当麻烦但很重要并且经常被误解的。由于潮湿敏感性元件使用的增加，诸如薄的密间距元件和球栅阵列，使得对这个失效机制的关注也增加了。当元件暴露在回流焊接期间升高的温度环境下，陷于塑料的表面贴装元件内部的潮湿会产生足够的蒸汽压力损伤或毁坏元件。常见的失效模式包括塑料从芯片或引脚框上的内部分离（脱层）、线捆接损伤、芯片损伤、和不会延伸到元件表面的内部裂纹等。在一些极端的情况中，裂纹会延伸到元件的表面；最严重的情况就是

3、元件鼓胀和爆裂（叫做“爆米花”效益）的发展趋势电子制造行业的发展趋势使得问题迫在眉睫。第一，新兴信息技术的产生和发展，对电子产品可靠性提出了更高的要求。由于对单一器件缺陷率的要求，在装配检测过程中不允许有明显的缺陷漏检率。第二，封装技术的不断变化导致湿度敏感器件和更高湿度等级的敏感器件的使用量在不断增加。比如：更短的发展周期、越来越小的封装尺寸、更细的间距、新型封装材料的使用、更大的发热量和尺寸更大的集成电路等。第三，面阵列封装器件（如：）使用数量的不断增加更明显的影响着这一状况。因为面阵列封装器件趋向于采用卷带封装，每盘卷带可以容纳非常多的器件。与托盘封装相比，卷带封装无疑延长了器件的曝露时

4、间。第四，虽然贴装无铅化颇具争议，但随着它的不断推进，也会给的等级造成重大影响。无铅合金的回流峰值温度更高，它可能使的湿度敏感性至少下降或个等级，所以必须重新确认现在的所有器件的品质。由于产品大量定制化和物料外购化的大举推进。在装配行业，这种现象转变为“高混合”型生产。通常，每种产品生产数量的减小导致了生产线的频繁切换，同时延长了湿度敏感器件的曝露时间。每当生产线切换为其他产品时，许多已经装到贴片机上的器件不得不拆下来。这就意味着，大量没有用完的托盘器件和卷带器件暂时储存起来以备后用。这些封装在托盘和卷带里的没有用完的湿度敏感器件，很可能在重返生产线并进行最后的焊接以前，就超过了其最大湿度容量

5、。在装配和处理期间，不仅额外的曝露时间可以导致湿度过敏，而且干燥储存的时间长短也对此有影响。3依据标准 塑料集成电路的潮湿回流敏感性分类 潮湿回流敏感性的处理、包装、装运和使用标准 非气密性封装元件的声学显微镜检查方法 用于评估电子元件预处理的元件的印刷线路板的装配工艺过程的模拟方法 电子元件的装配焊接工艺指南 非元件的潮湿敏感性分类 评估非元件预处理的非元件的装配工艺过程模拟方法4湿度敏感危害产品可靠性的原理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，整个器件要在度以上左右，最高温度可能在度

6、3共晶），无铅焊接的峰值会更高，在度左右。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（通常称作“爆米花”）。像破坏一样，大多数情况下，肉眼是看不出来这些变化的，而且在测试过程中，也不会表现为完全失效。5湿度敏感器件分类根据标准，主要指非气密性器件。包括塑料封装、其他透水性聚合物封装（环氧、有机硅树脂等）。一般、芯片、电解电容、等都属于非气密性器件。的湿度敏感级别按标准分为大类八种。其首要区别在于（车间寿命）、体积大小及受此

7、影响的回流焊接表面温度。下面列出了八种潮湿分级和车间寿命。有关保温时间标准的详情，请参阅。级小于或等于。无限车间寿命 2级-小于或等于30C/60%RH一年车间寿命 2a级-小于或等于30C/60%RH四周车间寿命 3级-小于或等于30C/60%RH168小时车间寿命 4级-小于或等于30C/60%RH72小时车间寿命 5级-小于或等于30C/60%RH48小时车间寿命 5a级-小于或等于30C/60%RH24小时车间寿命 6级-小于或等于30C/60%RH72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。）影响的因素主要有、工程研究显示

8、，经过温度曲线设置相同的焊接炉子时，体积较小的器件达到的温度要比体积大的器件的温度高。因此体积偏小的器件会被划分到回流温度较高的一类。虽然采用热风对流回流焊可以减小这种由于封装大小造成的温度差异，但这种温度差异还是客观存在的。这里提到的“体积”为长X宽X高，这些尺寸不包括外部管脚，温度指的是器件上表面的温度。湿度敏感级别为1的，不是湿度敏感器件。6烘焙方法级别，的烘焙时间范围级别，。的烘焙时间范围级别，的烘焙时间范围级别，的烘焙时间范围的干燥包装之前的预烘焙推荐是：包装厚度小于或等于：对于小时，或。烘焙小时。包装厚度小于或等于：对于小时，或。烘焙小时。包装厚度小于或等于：对于小时，或烘焙小时。

9、的车间寿命过期之后的烘焙推荐是:包装厚度小于或等于：对于小时，或烘焙5天9。包装厚度小于或等于0对于小时，或。烘焙天。包装厚度小于或等于0对于级别,级别,的烘焙时间范围的烘焙时间范围4小时，或。烘焙或天。涉及的制造工艺只会在采用工艺过程受到影响，当然，在通过局部加热来拆除或者焊接器件的工艺过程中如“热风返工”的工艺中也要严格控制的使用。其他诸如穿孔插入器件或者固定的器件，以及仅仅通过加热管脚来焊接的工艺（在这种焊接过程中，整个器件吸收的热量相对来讲要小的多。）等可以不考虑问题。标识和跟踪要控制，首先要考虑的就是器件的正确标识。绝大多数情况下，器件制造商在封装和防潮袋标识方面做了很多有益的工作。

10、但是并非所有的厂商都遵循标签标识方面的指导原则，实际上的标识是各种各样，有的仅仅采用手写在包装袋上来注明，有的则用条形码来记录，有些就没有任何标示，或者是收到物料时器件没有进行防潮包装。如果收到物料时，器件没有进行防潮包装，或者包装袋上没有进行恰当的标识，那么这些物料很可能被认为是非湿度敏感的，这就很危险了。避免这种情况的唯一措施就是建立包括所有的数据库，以确保来料接受或来料检测时物料是被正确包装的。除了通过观察原包装上的标签，没有其他更便利的措施来获得给定器件的湿度敏感性信息，因此，建立和维护数据库本身就是一个挑战性的工作。其次，一旦把器件从防潮保护袋中拿出来，就很难再次确认哪些是湿度敏感器

11、件。为了获得任何可能的控制措施，很有必要为物料处理人员和操作工提供便利和可靠的方法以获得物料编码以及相关的信息，包括湿度敏感等级。根据标准规定，大部分都被封装在塑料托盘内。不幸的是，托盘没有足够的空间来贴标签，大多数情况下，人们直接把几张纸或者不干胶标签贴在货架、喂料器、防潮柜或者袋子上来区分每种托盘。经过不同的流程以后，器件相关的所有信息必须从原始的标签完整的保留下来。在跟踪托盘物料封装和由此导致的人为错误的过程中，会遇到巨大的困难，有过生产线经历的人对此深有感触。再者，分为六类，根据标准，每一类控制方法也相差很大；同时，一个生产工厂内的操作人员很多，每个人的认知水平和知识水平都不一样，所以

12、要保证每个人都对了如指掌，操作不出现任何失误，实在是一个庞大的工程。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。或。、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。在中明确规定要求对潮湿敏感性元件进行标识，见示意图片：引Huh讪tyIndicaUxCardr(；dd*-10%k”0(fevicesor60%forlevel2deviceswftenb)3aor3bwenotmet1 Ccilujhjledsirdf【山：Inm山;Hh；iq12monthsi00

13、%relativehumidity(RH)IFLlrtllhm站冲刖3.Afterb白9门opened,devicesthatwill山：皿中colderorotherhighlernfxjrrilurt；pcx；e附uiCautionihhriq门rMOISTURE-SENSITIVEDEVICES2 Peakpackriqrjkxlykjrnpi；r；iturc：_a)Mountedwithin:houriQffbckb)StoredperJ-S11UfJ.jj剂是可选1、标火口是是不要求的_,ADevicesR：fpiircIjakc,niountint,if(Ifblk锄詡ridjft

14、cxufTtb/ircodfiI皿涮30*C/60%RH.or除非元件分类到的回流温度。2级。装袋之前干燥是可选的，装袋与去湿剂是要求的、标贴是要求的。级。装袋之前干燥是要求的，装袋与去湿剂是要求的、标贴是要求的。级。装袋之前干燥是可选的，装袋与去湿剂是可选的、标贴是要求的。元件干燥使用去湿或烘焙两种方法之一。室温去湿，可用于那些暴露在0条件下少于小时的元件，使用标准的干燥包装方法或者一个可以维持。5、湿度低于的干燥箱。9存储问题通常，物料从贴片机上拆下以后，在再次使用以前，会一直存放在干燥的环境里，比如干燥箱，或者和干燥剂一起重新封装。很多组装人员认为，在器件保存在干燥环境以后，可以停止统计

15、器件的曝露时间。其实，只有在器件以前就是干燥的情况下，才可以这样做。事实上，一旦器件曝露相当长一段时间后（一小时以上），所吸收的湿气会停留在器件的封装里面，并慢慢渗透到器件的内部，从而很可能对器件造成破坏。最近的调查结果清晰的表明，器件在干燥环境下的时间与在环境中的曝露时间同样重要。有例子表明，湿度敏感级别为5（正常的拆封寿命为48小时）的器件，干燥保存小时以后，实际上，仅仅曝露个小时，便超过了其致命湿度水平。研究表明，器件从内取岀以后，其与外部环境状况呈一定的函数关系。保守的讲，较安全的作法就是严格按照J和的标准对器件进行控制。如果器件以前没有受潮，而且拆封后曝露的时间很短（分钟以内），曝露

16、环境湿度也没有超过O那么用干燥箱或防潮袋对器件继续存储即可。如果采用干燥袋存储，只要曝露时间不超过30分钟，原来的干燥剂还可以继续使用。当曝露时间超过,或者其他情况导致周围的温度湿度对湿度敏感级别为的，只要曝露时间不超过小时，则其重新干燥处理的保持时间为5倍的曝露时间。干燥介质可以是足够多的干燥剂，也可以采用干燥柜对器件进行干燥，干燥柜的内部湿度要保持在以内。另外，对于湿度敏感级别为2或者3如果曝露时间不超过规定的,器件放在W的干燥箱内的那段时间，或者放在干燥袋的那段时间，不应再计算在曝露时间内。对于湿度敏感级别为的，只要曝露时间不超过小时，则其重新干燥处理的保持时间为10倍的曝露时间。可以用

17、足够多的干燥剂来对器件进行干燥，也可以采用常温自动干燥箱对器件进行干燥，干燥箱的内部湿度要保持在以内。干燥处理以后可以从零开始计算器件的曝露时间。如果干燥箱的湿度保持在以下，这样相当于存储在完整无损的内，其不受限制。许多公司会选择对没有用完的重新打包，根据标准要求，打包的基本物资条件有、干燥剂、等，不同等级的其打包的要求是不一样的。在用密封以前,对于湿度敏感级别为的器件必须进行干燥（除湿）处理。由于盛放器件的料盘，女口：盘、卷带等，和器件一块儿放入时，会影响湿度等级，因此作为补偿，这些料盘也要进行干燥处理。0的干燥方法一般采用的干燥方法是在一定的温度下对器件进行一定时间的恒温烘干处理。也可以利

18、用常温自动干燥箱来对器件进行干燥除湿。根据器件的湿度敏感等级、大小和周围环境湿度状况，不同的的烘干过程也各不相同。按照要求对器件干燥处理以后，的和可以从零开始计算。当曝露时间超过,或者其他情况导致周围的温度湿度超出要求以后，其干燥方法具体可参照最新的标准。如果器件要密封到里面，必须在密封前进行干燥。湿度敏感等级为的在使用前必须重新烘干，然后根据湿度敏感警示标志上的说明在规定的时间内进行回流焊接。对进行烘烤时要注意以下几个问题：一般装在高温料盘（如高温盘）里面的器件都可以在C温度下进行烘烤，除非厂商特殊注明了温度。盘上面一般注有最高烘烤温度。装在低温料盘（如低温盘、管筒、卷带）内的器件其烘烤温度

19、不能高于C，否则料盘会受到高温损坏。在C高温烘烤以前要把纸塑料袋盒拿掉。烘烤时注意（静电敏感）保护，尤其烘烤以后，环境特别干燥，最容易产生静电。,烘烤时务必控制好温度和时间。如果温度过高，或时间过长，很容易使器件氧化，或着在器件内部接连处产生金属间化合物，从而影响器件的焊接性。,烘烤期间，注意不能导致料盘释放出不明气体，否则会影响器件的焊接性。烘烤期间一定要作好烘烤记录，以便控制好烘烤时间。,1的返修如果要拆掉主板上的器件，最好采用局部加热，器件的表面温度控制在C以内，以减小湿度造成的损坏。如果有些器件的温度要超过C，而且超过了规定的，在返工前要对主板进行烘烤，烘烤方法见下段介绍；在以内，器件所能经受的温度和回流焊接所能承受的温度一样。如果拆除器件是为了进行缺陷分析，一定要遵循上面的建议，否则湿度造成的损坏会掩盖本来的缺陷原因。当曝露时间超过,或者其他情况导致周围的温度湿度如果器件拆除以后要回收再用，更要遵循上面的建议。经过若干次回流焊接或返工后，并不能代替烘干处理。有些器件和主板不能承受长时间的高温烘烤，如一些材料，不能承受小时的烘烤；一些电池和电解电容也对温度很敏感。综合考虑这些因素，可选择常温自动干燥箱来进行干燥。