MSD潮濕敏感器件防護(hù)培訓(xùn)ppt課件

1、MSD潮濕敏感器件防護(hù)培訓(xùn) 引言 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電子產(chǎn)品的可靠性越來(lái)越關(guān)注，這同樣促使制造廠商對(duì)潮濕敏感器件（moisture-sensitive devices，簡(jiǎn)稱MSD）的關(guān)注程度不斷上升。在以往的電子組裝過(guò)程中，這些可能都不是問(wèn)題。但是隨著元器件朝著小型化和廉價(jià)化方向的發(fā)展，塑料封裝已經(jīng)成為了常規(guī)做法。這時(shí)，確保潮濕氣體不會(huì)進(jìn)入器件內(nèi)部就非常重要。因?yàn)槌睗駳怏w會(huì)對(duì)MSD產(chǎn)生影響,造成產(chǎn)品進(jìn)行返修甚至要廢棄該組裝件。更為重要的是那些看不見(jiàn)的、潛在的缺陷，這些有可能對(duì)產(chǎn)品的可靠性造成嚴(yán)重的威脅。相對(duì)于十幾年的ESD有關(guān)的問(wèn)題，企業(yè)普遍都對(duì)潮濕問(wèn)題缺乏理解和控制，它不僅是制造

2、問(wèn)題，更重要的是設(shè)計(jì)選型的問(wèn)題。隨著塑料封裝的普及，塑料封裝所引起的MSD失效率已經(jīng)越來(lái)越突出，該問(wèn)題已經(jīng)成為塑料封裝三大問(wèn)題之一，再加上芯片集成度越來(lái)越高，特征尺寸越來(lái)越小，每一年半就翻一翻，集成電路功率越來(lái)越高，IC封裝成本已經(jīng)成為微電子發(fā)展的瓶頸。在封裝成本的壓力下，封裝材料及引線等技術(shù)在不斷變化。以上挑戰(zhàn)造成MSD問(wèn)題越來(lái)越突出,已經(jīng)成為影響產(chǎn)品可靠性重要因素之一。 MSD潮濕敏感器件防護(hù)培訓(xùn)一 MSD潮濕敏感器件的基礎(chǔ)知識(shí)二 MSD潮濕敏感器件產(chǎn)生的危害三 MSD失效器件的干燥方法四 MSD潮濕敏感器件的管理五 案列一. MSD潮濕敏感器件的基礎(chǔ)知識(shí)1 潮濕敏感元件2 MSD國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

3、3 濕敏元件等級(jí)劃分4 濕敏元件包裝信息1.潮濕敏感元件 利用濕敏材料對(duì)水分子的吸附能力，由其產(chǎn)生的物理效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)器件功能或?qū)ζ骷阅墚a(chǎn)生影響的元件,稱為濕敏元件（Moisture-Sensitive Devices），簡(jiǎn)稱MSD。目前廠內(nèi)主要有部分電子元器件。1 MSD主要指非氣密性(Non-Hermetic)SMT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SMT器件。 1.1 2 MSD國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 為確保潮濕氣體不進(jìn)入器件中，美國(guó)電子工聯(lián)合會(huì)(IPC)和電子元件焊接工程協(xié)會(huì)(JEDEC)之間共同研究和發(fā)布了IPC-M-109，

4、潮濕敏感性元件標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)。 IPC-M-109包括了七個(gè)文件，其中關(guān)于潮濕敏感防護(hù)的有三個(gè)，分別是：IPC/JEDEC J-STD-020 塑料集成電路（IC）SMD的潮濕/回流敏感性分類。該文件的作用是幫助制造商確定元器件的潮濕敏感等級(jí)。2IPC/JEDEC J-STD-033 潮濕/回流敏感性SMD的處理、包裝、裝運(yùn)、和使用標(biāo)準(zhǔn)。2.1IPC-9503 非IC元件的潮濕敏感性分類。該文件的作用是幫助制造商確定非IC類元件的電子器件對(duì)潮濕的敏感性和防護(hù)要求。33 濕敏元件等級(jí)劃分 濕敏元件等級(jí)(MSL)基本上可以劃分為8個(gè)等級(jí)。4注：a 建于兩級(jí)之間；Level 1 不作濕敏控制 5 4 濕

5、敏元件包裝信息 所有濕敏元件都應(yīng)封裝在防潮的包裝袋中,6 在包裝袋上必須有濕敏警示標(biāo)志（如圖1）和濕敏元件標(biāo)簽。（如圖2）從濕敏元件標(biāo)簽上，可以得到以下信息：第1點(diǎn) 計(jì)算在密封包裝袋中的時(shí)間是否超過(guò)12個(gè)月，下面的Bag Seal Date就是密封包裝的日期，如（圖2）Bag Seal Date：09/03/31 第2點(diǎn) 元件本體允許承受的最高溫度，如（圖2 ）：Peak package body temperature： 260 第3點(diǎn) Floorlife時(shí)間(Mounted/used within):就是在規(guī)定溫度/濕度的環(huán)境中，可以暴露的有效使用時(shí)間，與右上角 Level “3”相對(duì)應(yīng)。

6、第4點(diǎn) 當(dāng)在23度正負(fù)5度溫度下，讀濕度指示卡顯示大于10%，器件在表面貼焊之前，需要烘烤。如（本例）。第5點(diǎn) 烘烤時(shí)間與溫度如（本例）：48 hours小時(shí)、125 5。 7 二 MSD潮濕敏感器件產(chǎn)生的危害1.潮濕敏感元件產(chǎn)生危害的因素2.潮濕敏感元件產(chǎn)生危害的原理3.潮濕敏感元件危害的表現(xiàn)形式1.潮濕敏感元件產(chǎn)生危害的因素 潮敏失效是塑料封裝表貼器件在高溫焊接工藝中表現(xiàn)出來(lái)的特殊的失效現(xiàn)象。造成此類問(wèn)題的原因是器件內(nèi)部的潮氣膨脹后使得芯片發(fā)生損壞。8 封裝的膨脹程度取決于下列因素：塑料組成成分、實(shí)際吸收濕氣的數(shù)量、溫度、加熱速度以及塑料的厚度，當(dāng)由此引起的壓力超過(guò)塑料化合物的彎曲強(qiáng)度時(shí)，

7、封裝就可能會(huì)裂開(kāi)，或至少在界面間產(chǎn)生分層。9 2.潮濕敏感元件產(chǎn)生危害的原理 在MSD暴露在大氣中的過(guò)程中，大氣中的水分會(huì)通過(guò)擴(kuò)散滲透到濕度敏感器件的封裝材料內(nèi)部。當(dāng)器件經(jīng)過(guò)貼片貼裝到PCB上以后，要流到回流焊爐內(nèi)進(jìn)行回流焊接。在回流區(qū)，整個(gè)器件要在183度以上30-90s左右，最高溫度可能在210-235度。(無(wú)鉛焊接的峰值會(huì)更高，在245度左右）10 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，器件外觀變形、出現(xiàn)裂縫等。像ESD破壞一樣，大

8、多數(shù)情況下，肉眼是看不出來(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。11 3.潮濕敏感元件危害的表現(xiàn)形式 在回流焊過(guò)程中，元件將經(jīng)歷一個(gè)溫度迅速變化的過(guò)程，其內(nèi)部如果吸收有濕氣就 會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽，蒸氣壓的突變將導(dǎo)致封裝發(fā)生膨脹。其表現(xiàn)形式主要有以下幾點(diǎn)：組件在晶芯處產(chǎn)生裂縫。 12IC集成電路及其它元器件在存放時(shí)內(nèi)部氧化短路 。引線被拉細(xì)甚至破裂 ?；亓骱附悠陂g器件內(nèi)部產(chǎn)生脫層。塑料從芯片或引腳框上的內(nèi)部分離(脫層) 12.1 線捆接損傷、芯片損傷最嚴(yán)重的情況就是元件鼓脹和爆裂 12.213 三 MSD失效器件的干燥方法 141 烘烤條件2 烘烤流程及記錄3 烘烤方法4 注意

9、事項(xiàng)1 烘烤條件 在打開(kāi)濕敏元件的包裝袋時(shí)，馬上檢查濕敏指示卡（如下圖3），指示卡的顏色變“BAKEUNITS IF PINK”位置時(shí)，需要烘烤。烘烤時(shí)間和條件查看濕敏元件標(biāo)簽。高溫烘烤應(yīng)確保裝材料經(jīng)得起125 的高溫。卷帶封裝和管狀封裝的料應(yīng)酌情選擇中溫或低溫烘烤。2 烘烤流程及記錄方法 (1) 烘烤流程見(jiàn)右圖 15(2)元件放入烘箱時(shí)，將右面的標(biāo)簽貼在元件封裝材料上并按要求在標(biāo)簽做好烘烤記錄。以便控制好烘烤時(shí)間與次數(shù)。 163 烘烤方法MSD烘烤按照以下方法進(jìn)行：先查看物料原包裝上的濕敏標(biāo)簽上有無(wú)對(duì)烘烤溫度及時(shí)間定義的，如有請(qǐng)按標(biāo)簽操作。原包裝上如無(wú)任何資料，請(qǐng)按（表 2）要求的溫度、時(shí)間

10、操作。烘烤時(shí)，必須使用充氮?dú)饣虺檎婵湛鞠?。如果元件高溫烘烤的，則時(shí)間累積不能超過(guò)48小時(shí),超過(guò)48小時(shí)需烘烤的需選用低溫烘烤,以避免元件氧化。冷卻后將元件放入干燥器或其它有真空條件的容器中。若不立即使用則真空封裝后返回倉(cāng)庫(kù)。 174 注意事項(xiàng) 烘烤時(shí)也要注意以下幾點(diǎn)，以免在烘烤時(shí)出現(xiàn)意外情況。一般裝在高溫料盤里面的器件都可以在125溫度下進(jìn)行烘烤，除非廠商特殊注明了溫度。 裝在低溫料盤內(nèi)的器件其烘烤溫度不能高于40，否則料盤會(huì)受到高溫?fù)p壞。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。19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，

11、或者在器件內(nèi)部接連處產(chǎn)生金屬間化合物，從而影響器件的焊接性。烘烤期間，注意不能導(dǎo)致料盤釋放出不明氣體，否則會(huì)影響器件的焊接性。在125高溫烘烤以前要把紙/塑料袋/盒拿掉。烘烤期間一定要作好烘烤記錄，以便控制好烘烤時(shí)間。 19.1 四 MSD潮濕敏感器件的管理 19.21. 進(jìn)貨及庫(kù)存管理2. 生產(chǎn)管理3. MSD器件存儲(chǔ)流程1.進(jìn)貨及庫(kù)存管理1.1 進(jìn)貨檢驗(yàn)1.2 庫(kù)存管理1.1進(jìn)貨檢驗(yàn) 濕敏元器件進(jìn)貨控制基本按照以下方式進(jìn)行。檢查原包裝是否用濕敏包裝袋，密封是否完好，密封時(shí)間是否小于12個(gè)月。 若不符合前一項(xiàng)，應(yīng)判退進(jìn)入MRB（評(píng)審）區(qū)域, 由相關(guān)人員判定是否RTV（退貨），或者進(jìn)行廠內(nèi)自行

12、處理的方法。20在IQC檢驗(yàn)時(shí), 不建議打開(kāi)濕敏元件的包裝袋。如果有需要打開(kāi)包裝袋,則必須在30分鐘以內(nèi) 重新封裝, 并貼上濕敏元件控制專用標(biāo)簽進(jìn)行標(biāo)簽跟蹤填寫(xiě)。標(biāo)簽見(jiàn)圖6：211.2 庫(kù)存管理 潮敏元件的物料控制按以下方式進(jìn)行管理儲(chǔ)存濕敏元件時(shí),應(yīng)保證其用濕敏包裝方式密封保存。濕敏元件一旦被打開(kāi), 應(yīng)檢查其濕度指示卡, 若HIC指示超過(guò)10%, 這批料應(yīng)進(jìn)行烘烤。22每打開(kāi)一個(gè)原封裝，必須記錄打開(kāi)封裝時(shí)間、失效時(shí)間。如果濕敏元件分幾次發(fā)到生產(chǎn)線對(duì)于剩下的元件需在30分鐘以內(nèi)重新封裝(必須使用防潮防靜電的封裝袋)，同時(shí)放入有效 的干燥劑和濕度指示卡(若原有的有效,可以繼續(xù)使用)，并貼上和填寫(xiě)濕

13、敏元件控制專用標(biāo)簽。如果該元件不能封裝，則放入烘干器中，記錄放入時(shí)間，烘干器控制濕度控制在10%RH 以下。如果元器件已超出溫濕管制，通知元器件工程師確認(rèn)決定是否烘烤。庫(kù)存濕敏器件必須按防潮等級(jí)，分列放置在貨架上，按使用有效期先進(jìn)先用，后進(jìn)后用，拆封烘烤過(guò)的干燥箱中先用。庫(kù)房環(huán)境溫度235，相對(duì)濕度30%60%RH。2. 生產(chǎn)管理2.1 生產(chǎn)線管理2.2 返工/返修管理2.3 干燥包裝2.1 生產(chǎn)線管理 潮敏元件生產(chǎn)線管理要嚴(yán)格遵行以下原則: 檢查元件原包裝是否用濕敏包裝袋密封，有無(wú)破損、 漏氣，如不完好拒收退庫(kù)。檢查非原包裝元件的包裝是否良好，是否有濕敏元件控制專用標(biāo)簽，并檢查累計(jì)時(shí)間是否超

14、值，若已接近失效 時(shí)間，則拒收退庫(kù)。對(duì)非原包裝元件需拆開(kāi)包裝清點(diǎn)數(shù)量時(shí)，點(diǎn)好后立即將元件放入干燥箱中保存。對(duì)于非原包裝元件，如果預(yù)計(jì)在使用過(guò)程中 元件可能失效，則分料員一定要分批發(fā)放。尾（余）料退回時(shí)要在標(biāo)簽上記錄暴露時(shí)間。沒(méi)用完的器件，可以暫時(shí)放到干燥箱中。退回倉(cāng)庫(kù)時(shí)，必須烘烤后重新密封填寫(xiě)記錄。對(duì)于需經(jīng)二次回流焊的濕敏元件，SMT要確保24小時(shí)內(nèi)完成第二次回流焊并且確保濕度敏感壽命有效。優(yōu)先使用在干燥箱內(nèi)的器件，真空包裝袋中的材料要在使用時(shí)才能打開(kāi)，且要拆一包用一包，拆封時(shí)確認(rèn)濕度指示卡是否正常。2.2 返工/返修管理 領(lǐng)散料時(shí)，用自封口防靜電袋子/盒子放置濕敏元件，若在有效時(shí)間內(nèi)沒(méi)有用完

15、，放回烘干器中保存，若元件累計(jì)時(shí)間已超值,則放入烘箱中烘烤，烘烤時(shí)須帶外包裝，不得直接將元器件放置于烘箱中直接烘烤。 如果要拆掉主板上的器件，最好采用局部加熱，器件的表面溫度控制在200以內(nèi)，以減小濕度造成的損壞。如果有些器件的溫度要 超過(guò)200，而且超過(guò)了規(guī)定的Floor Life，在返工前要對(duì)主板進(jìn)行烘烤，有些SMD器件和主板不能承受長(zhǎng)時(shí)間的高溫烘烤，如一些FR-4材料，不能承受24小時(shí)125的烘烤；一些電池和電解電容也對(duì)溫度很敏感。綜合考慮這些因素，選擇合適的烘烤方法2.3 干燥包裝 23 干燥包裝涉及將潮濕敏感性元件與去濕劑、濕度指示卡和潮濕敏感注意標(biāo)貼一起密封在防潮袋內(nèi)。標(biāo)貼含有有關(guān)

16、特定溫度與濕度范圍內(nèi)的壽命、峰值溫度(220C或235C)、開(kāi)袋之后的暴露時(shí)間、關(guān)于何時(shí)要求烘焙的詳細(xì)情況、烘焙程序、以及包裝袋的密封日期。 值得注意的是對(duì)于不同的濕敏元件等級(jí)有不同的包裝要求，其中：1 級(jí)：裝袋之前干燥是可選的，裝袋與干燥 劑是可選的、標(biāo)貼是不要求的。2 級(jí)：裝袋之前干燥是可選的，裝袋與干燥劑是要求的、標(biāo)貼是要求的。2a 5a 級(jí)：裝袋之前干燥是要求的，裝袋與干燥劑是要求的、標(biāo)貼是要求的。6 級(jí)：裝袋之前干燥是可選的，裝袋與干燥劑是可選的、標(biāo)貼是要求的。24 3. MSD器件存儲(chǔ)流程五 案列案例簡(jiǎn)述 某公司產(chǎn)交換機(jī)產(chǎn)品在雨季返修率較高，客戶返修產(chǎn)品到維修部后維修過(guò)程一般都是更換BCM5338后，設(shè)備基本恢復(fù)正常工作，確定BCM5338器件故障。為了找到BCM5338失效的根本原因，又該芯片為塑封器件，開(kāi)封分析成為一大難題，因此由質(zhì)量部協(xié)助在庫(kù)房（維修更換退料庫(kù)）尋找4片2019年生產(chǎn)的器件，返到原廠分析。問(wèn)題描述 交換機(jī)所用BCM5338芯片，在7，8月份（雨季）故障率較高，失效現(xiàn)象一般為數(shù)據(jù)丟包/PING不通/不LINK。故障確認(rèn) 07年9月份之前公司所用BCM5338的MSD失控，如：BCM5338暴露時(shí)間沒(méi)有記錄跟蹤卡；庫(kù)房器件不對(duì)其進(jìn)行烘烤及抽真空管理；儲(chǔ)存的溫濕度