潮濕敏感度等級(jí)課件

1、FOCUSED PHOTONICS INC 2022-1-202022-1-20潮濕敏感度對(duì)對(duì)J-STD-033B.1的解讀的解讀尉尉 蔚蔚硬件互連開(kāi)發(fā)組硬件互連開(kāi)發(fā)組2008-3-25 Copyright 2005 FPI inc, all right前言MSD控制的必要性什么是MSDMSD危害原理MSL細(xì)分MSD標(biāo)識(shí)MSD儲(chǔ)存和使用MSD降額MSD再干燥MSD返修理解性操作性 SMD的到來(lái)引入了一個(gè)全新的可靠性質(zhì)量問(wèn)題因?yàn)榛亓骱冈斐傻牧芽p和分層的封裝損壞。 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD控制的必要性q潮濕對(duì)可靠性帶來(lái)的危害潮濕對(duì)可靠性帶來(lái)的危害電氣

2、短路金屬氧化電化學(xué)腐蝕MSD危害MSD危害作用在焊接、包括維修的加熱過(guò)程中。危害作用在焊接、包括維修的加熱過(guò)程中。重視并研究重視并研究MSD問(wèn)題，對(duì)加工、運(yùn)輸、器件選型和倉(cāng)庫(kù)管理起指導(dǎo)問(wèn)題，對(duì)加工、運(yùn)輸、器件選型和倉(cāng)庫(kù)管理起指導(dǎo)作用。作用。 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD控制的必要性q技術(shù)的進(jìn)步加深技術(shù)的進(jìn)步加深MSD問(wèn)題問(wèn)題面陣列封裝器件(如：BGA ,CSP)使用數(shù)量的不斷增加。面陣列封裝器件趨向于采用卷帶封裝，每盤(pán)卷帶可以容納非常多的器件，這延長(zhǎng)了器件的曝露時(shí)間。 貼裝無(wú)鉛化。無(wú)鉛合金的回流峰值溫度更高，它可能使MSD的濕度敏感性至少下降1或2個(gè)

3、等級(jí)。 Copyright 2005 FPI inc, all right什么是MSDqMSD (Moisture Sensitive Devices)潮濕敏感器件MSD主要指非氣密性SMD器件。包括塑料封裝、其他透水性聚合物封裝（環(huán)氧、有機(jī)硅樹(shù)脂等）。一般IC、芯片、電解電容、 LED等都屬于非氣密性SMD器件。 qMSL (Moisture Sensitivity Level)潮濕敏感等級(jí)MSD分級(jí)，等級(jí)越高，對(duì)濕度越敏感，也越容易受濕氣損害?？煞譃?、2、2a、3、4、5、5a、6，其中1級(jí)器件不是MSD。 Copyright 2005 FPI inc, all right什么是MSDq

4、MSD封裝材料封裝材料以陶瓷、金屬材料封裝的半導(dǎo)體組件的氣密性較佳，成本較高，適用于可靠性要求較高的使用場(chǎng)合。以塑料封裝的半導(dǎo)體組件的氣密性較差，但是成本低，因此成為電視機(jī)、電話(huà)機(jī)、計(jì)算機(jī)、收音機(jī)等民用品的主流。 我們現(xiàn)在使用的器件主要以氧環(huán)樹(shù)脂為主。PS: 選用什么材質(zhì)的器件封裝和基板材質(zhì)有關(guān)。 Copyright 2005 FPI inc, all right什么是MSDq常用術(shù)語(yǔ)常用術(shù)語(yǔ)MBB: Moisture Barrier Bag 防潮袋HIC: Humidity Indicator Card 潮濕指示卡Floor life: MSD離開(kāi)密封環(huán)境，暴露在空氣中的時(shí)間Shelf li

5、fe: MSD器件能存放在干燥袋中的最小時(shí)間，從袋密封日期開(kāi) 始，通常最小不低于12個(gè)月參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：J-STD-033B.1 January 2007J-STD-020D June 2007J-STD-033A year 2002JET113 May 1999Intel Packaging TechnologyJ-STD-033: MSD的處理、包裝、運(yùn)輸。J-STD-020: MSL分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。JEP113: MSD標(biāo)簽說(shuō)明。 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD危害原理在回流區(qū)，整個(gè)器件要在183度以上60-150s左右，最高溫度在220-235度

6、（SnPb共晶）?；亓骱?Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD危害原理無(wú)鉛焊接的峰值溫度、預(yù)熱溫度更高，最高溫度在無(wú)鉛焊接的峰值溫度、預(yù)熱溫度更高，最高溫度在245-260度度。 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD危害原理q在回流區(qū)的高溫作用下，器件內(nèi)部的水分會(huì)快速膨脹，器件的不同材料之間的配合會(huì)失去調(diào)節(jié)，各種連接則會(huì)產(chǎn)生不良變化，從而導(dǎo)致器件剝離分層或者爆裂，于是器件的電氣性能受到影響或者破壞。破壞程度嚴(yán)重者，器件外觀(guān)變形、出現(xiàn)裂縫等（通常我們把這種現(xiàn)象形象的稱(chēng)作“爆米花”現(xiàn)象）。q像ESD破壞一樣，大多數(shù)情況下，肉眼

7、是看不出來(lái)這些變化的，而且在測(cè)試過(guò)程中，MSD也不會(huì)表現(xiàn)為完全失效。 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD危害原理引線(xiàn)剝離 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD危害原理封裝分層破裂 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD危害原理q模塑料吸水性實(shí)驗(yàn) Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD危害原理q影響MSD的參數(shù)主要是器件材料和器件的幾何尺寸，幾何尺寸主要是指厚度。1. 厚度對(duì)器件潮濕敏感度的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面：1. 1. 厚度大（體積大）的器件溫度升高慢，

8、相對(duì)厚度?。w積?。┖穸却螅w積大）的器件溫度升高慢，相對(duì)厚度?。w積?。┑钠骷?lái)說(shuō)危害時(shí)間短。的器件來(lái)說(shuō)危害時(shí)間短。2. 2. 濕氣完全滲透厚度大的器件所需要的時(shí)間長(zhǎng)，即其濕氣完全滲透厚度大的器件所需要的時(shí)間長(zhǎng)，即其Floor lifeFloor life相對(duì)要長(zhǎng)。相對(duì)要長(zhǎng)。2. 材料對(duì)器件潮濕敏感度的影響體現(xiàn)在透水性 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSL細(xì)分潮敏等級(jí)暴露在空氣中的壽命時(shí)間環(huán)境1無(wú)限制 30/85%RH 2一年 30/60%RH2a四周 30/60%RH3168小時(shí)30/60%RH472小時(shí) 30/60%RH548小時(shí) 30/60%RH5a

9、24小時(shí) 30/60%RH6標(biāo)簽上要求30/60%RH注：潮敏等級(jí)注：潮敏等級(jí)6的器件每次使用前都要烘烤的器件每次使用前都要烘烤 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD標(biāo)識(shí)level1Level25aLevel6 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD標(biāo)識(shí)q干燥劑計(jì)算U = (0.304 * M * WVTR * A)/DU 干燥劑用量（單位）M 密封儲(chǔ)藏時(shí)間（月）A MBB表面積（平方英寸）D 一單位干燥劑在10% RH、25時(shí)能吸收水總量（克）干燥劑干燥能力未知的情況下使用簡(jiǎn)化公式U = 5 X 10-3 * AWVTR

10、(Water Vapor Transmission Rate) 小于等于0.002克/100平方英寸（24 小時(shí)40 ）根據(jù)托盤(pán)的吸濕性還要適當(dāng)增加干燥劑 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD標(biāo)識(shí)q濕度指示卡的讀法如變粉紅需烘烤如變粉紅需更換干燥劑指示劑超出測(cè)量范圍請(qǐng)丟棄該卡避免接觸金屬相對(duì)濕度J-STD-033A Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD標(biāo)識(shí)q濕度指示卡的讀法濕度指示卡的讀法等級(jí)2部分60%不是藍(lán)色時(shí)需要烘烤潮濕指示劑當(dāng)60%粉紅色時(shí)，不要將該卡放入袋中等級(jí)2a-5a部分10%不是藍(lán)色且5%粉紅色時(shí)需要烘烤相

11、對(duì)濕度J-STD-033B Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD標(biāo)識(shí)由于缺少規(guī)范，所以HIC的種類(lèi)也有很多。 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD儲(chǔ)存和使用q購(gòu)買(mǎi)來(lái)器件應(yīng)當(dāng)檢查標(biāo)簽，確定是否為MSD；MSD需檢查包裝是否密封，如有破損（無(wú)論有幾層），應(yīng)檢查HIC是否變色。查看并記錄封口日期，作為Shelf Life的啟始時(shí)間。q不使用的MSD應(yīng)當(dāng)儲(chǔ)存在密封的防潮袋或防潮箱內(nèi)。1. 推薦每次只取需要量的器件。2. 即用即取，取出后迅速將防潮袋或防潮箱密封，減少M(fèi)SD和干燥劑在空氣中暴露時(shí)間。3. 推薦在托盤(pán)、包裝上貼加標(biāo)簽（

12、最好區(qū)別普通標(biāo)簽的顏色，如使用黃色）做存取記錄，跟蹤管理。q使用MSD前應(yīng)檢查其干燥程度，如有需要再做相應(yīng)烘干處理。干燥劑在密封MBB中典型有效時(shí)間為5年 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD儲(chǔ)存和使用潮濕敏感等級(jí)包裝袋（Bag）干燥材料（Desiccant）潮濕顯示卡（HIC）警告標(biāo)簽（Warning Label）1無(wú)要求無(wú)要求無(wú)要求無(wú)要求2防潮包裝袋要求要求要求2a 5a防潮包裝袋要求要求要求6特殊防潮包裝袋特殊干燥材料要求要求 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD儲(chǔ)存和使用q我司使用的我司使用的MSD器件器件QFP

13、Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD儲(chǔ)存和使用q圖例圖例 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD降額環(huán)境溫度和器件厚度影響Floor life Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD降額 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD降額 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD再干燥q通常，物料從貼片機(jī)上拆下以后，在再次使用以前，會(huì)一直存放在干燥的環(huán)境里，比如干燥箱，或者和干燥劑一起重新封裝。很多組裝人員認(rèn)為，在器件保存在干燥環(huán)境以

14、后，可以停止統(tǒng)計(jì)器件的曝露時(shí)間。事實(shí)上，一旦器件曝露相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間后（一小時(shí)以上），吸收的潮氣將保留在包裝內(nèi)，向中央界面擴(kuò)散 ，從而很可能對(duì)器件造成破壞。q最近的調(diào)查結(jié)果清晰的表明，器件在干燥環(huán)境下的時(shí)間與在環(huán)境中的曝露時(shí)間同樣重要。有例子表明，濕度等級(jí)為5（正常的拆封壽命為48小時(shí)）的PLCC器件，干燥保存70小時(shí)以后，實(shí)際上，僅僅曝露16個(gè)小時(shí)，便超過(guò)了其致命濕度水平。 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD再干燥q干燥劑暴露干燥劑暴露30分鐘內(nèi)的還可以繼續(xù)使用。分鐘內(nèi)的還可以繼續(xù)使用。q時(shí)間重置時(shí)間重置對(duì)于原本干燥的器件，暴露在不超過(guò)30/60%，可以在

15、室溫下放回MBB或干燥箱內(nèi)，由干燥劑干燥。MSL 2、2a、3: 對(duì)于暴露時(shí)間少于12小時(shí)的零件在干燥環(huán)境持續(xù)5倍的時(shí)間，可以將Floor life重置為零。MSL 4、5、5a:對(duì)于暴露時(shí)間少于8小時(shí)的零件在干燥環(huán)境持續(xù)10倍的時(shí)間，可以將Floor life重置為零。烘干后的器件可以將烘干后的器件可以將Shelf life置零。置零。 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD再干燥默認(rèn)表 Copyright 2005 FPI inc, all right詳表（考慮了Floor life） Copyright 2005 FPI inc, all rightMS

16、D再干燥q烘干時(shí)應(yīng)注意烘干時(shí)應(yīng)注意1. 一般裝在高溫料盤(pán)（如高溫Tray盤(pán)）里面的器件都可以在125溫度下進(jìn)行烘烤，除非廠(chǎng)商特殊注明了溫度。Tray盤(pán)上面一般注有最高烘烤溫度。 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD再干燥2. 裝在低溫料盤(pán)（如低溫Tray盤(pán)、管筒、卷帶）內(nèi)的器件其烘烤溫度不能高于40，否則料盤(pán)會(huì)受到高溫?fù)p壞。 3. 在125高溫烘烤以前要把紙/塑料袋/盒拿掉。 4. 烘烤時(shí)注意ESD（靜電敏感）保護(hù)，尤其烘烤以后，環(huán)境特別干燥，最容易產(chǎn)生靜電。5. 烘烤期間，注意不能導(dǎo)致料盤(pán)釋放出不明氣體，否則會(huì)影響器件的焊接性。 Copyright 2005 FPI inc, all rightMSD再干燥6. 烘烤時(shí)務(wù)必控制好溫度和時(shí)間。如果溫度過(guò)高，或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，很容易使器件氧化，或著在器件內(nèi)部接連處產(chǎn)生金屬間化合物，從而影響器件的焊接性。除非有特殊說(shuō)明，否則器件在90-125條件下烘烤的累計(jì)時(shí)間不超過(guò)96小時(shí)。 7. 烘烤期間一定要作好烘烤記錄，以便控制好烘烤時(shí)間。