1、潮濕敏感度,對J-STD-033B.1的解讀 尉 蔚 硬件互連開發(fā)組 2008-3-25,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,前言,MSD控制的必要性 什么是MSD MSD危害原理 MSL細(xì)分 MSD標(biāo)識 MSD儲存和使用 MSD降額 MSD再干燥 MSD返修,理解性 操作性,SMD的到來引入了一個全新的可靠性質(zhì)量問題因?yàn)榛亓骱冈斐傻牧芽p和分層的封裝損壞。,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD控制的必要性,潮濕對可靠性帶來的危害 電氣短路 金屬氧化 電化學(xué)腐蝕 MSD危害 MSD危害作用在焊接、包括維修的加熱過程中。

2、 重視并研究MSD問題，對加工、運(yùn)輸、器件選型和倉庫管理起指導(dǎo)作用。,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD控制的必要性,技術(shù)的進(jìn)步加深MSD問題 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，每盤卷帶可以容納非常多的器件，這延長了器件的曝露時間。 貼裝無鉛化。無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個等級。,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,什么是MSD,MSD (Moisture Sensitive Devices)潮濕敏感器件MSD主要指

3、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)硅樹脂等）。一般IC、芯片、電解電容、 LED等都屬于非氣密性SMD器件。 MSL (Moisture Sensitivity Level)潮濕敏感等級 MSD分級，等級越高，對濕度越敏感，也越容易受濕氣損害。可分為1、2、2a、3、4、5、5a、6，其中1級器件不是MSD。,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,什么是MSD,MSD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

4、話機(jī)、計算機(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MSD,常用術(shù)語 MBB: Moisture Barrier Bag 防潮袋 HIC: Humidity Indicator Card 潮濕指示卡 Floor life: MSD離開密封環(huán)境，暴露在空氣中的時間 Shelf life: MSD器件能存放在干燥袋中的最小時間，從袋密封日期開 始，通常最小不低于12個月 參考文獻(xiàn)： J-STD-033B.1 January 2007 J-STD-0

5、20D June 2007 J-STD-033A year 2002 JET113 May 1999 Intel Packaging Technology,J-STD-033: MSD的處理、包裝、運(yùn)輸。 J-STD-020: MSL分類標(biāo)準(zhǔn)。 JEP113: MSD標(biāo)簽說明。,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD危害原理,在回流區(qū)，整個器件要在183度以上60-150s左右，最高溫度在220-235度（SnPb共晶）。,回流焊,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD危害原理,無鉛焊接的峰值溫度、預(yù)熱溫度更高，最

6、高溫度在245-260度。,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD危害原理,在回流區(qū)的高溫作用下，器件內(nèi)部的水分會快速膨脹，器件的不同材料之間的配合會失去調(diào)節(jié)，各種連接則會產(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（通常我們把這種現(xiàn)象形象的稱作“爆米花”現(xiàn)象）。 像ESD破壞一樣，大多數(shù)情況下，肉眼是看不出來這些變化的，而且在測試過程中，MSD也不會表現(xiàn)為完全失效。,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD危害原理,引線剝離,Copyrig

7、ht 2005 FPI inc, all right,.,MSD危害原理,封裝分層破裂,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD危害原理,模塑料吸水性實(shí)驗(yàn),Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD危害原理,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.厚度對器件潮濕敏感度的影響體現(xiàn)在兩個方面： 1. 厚度大（體積大）的器件溫度升高慢，相對厚度?。w積小）的器件來說危害時間短。 2. 濕氣完全滲透厚度大的器件所需要的時間長，即其Floor life相對要長。 2.材料對器件潮濕敏感度的影響體

8、現(xiàn)在透水性,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSL細(xì)分,注：潮敏等級6的器件每次使用前都要烘烤,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD標(biāo)識,level1,Level25a,Level6,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD標(biāo)識,干燥劑計算,U = (0.304 * M * WVTR * A)/D U 干燥劑用量（單位） M 密封儲藏時間（月） A MBB表面積（平方英寸） D 一單位干燥劑在10% RH、25時能吸收水總量（克） 干燥劑干燥能力未知的情況下使用簡化公式 U

9、= 5 X 10-3 * A,WVTR (Water Vapor Transmission Rate) 小于等于0.002克/100平方英寸（24 小時40 ）,根據(jù)托盤的吸濕性還要適當(dāng)增加干燥劑,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD標(biāo)識,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,超出測量范圍請丟棄該卡 避免接觸金屬,相對濕度,J-STD-033A,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD標(biāo)識,濕度指示卡的讀法,等級2部分 60%不是藍(lán)色時需要烘烤,潮濕指示劑,當(dāng)60%粉紅色時，不要將該卡放入

10、袋中,等級2a-5a部分 10%不是藍(lán)色且5%粉紅色時需要烘烤,相對濕度,J-STD-033B,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD標(biāo)識,由于缺少規(guī)范，所以HIC的種類也有很多。,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD儲存和使用,購買來器件應(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的啟始時間。 不使用的MSD應(yīng)當(dāng)儲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

11、防潮箱密封，減少M(fèi)SD和干燥劑在空氣中暴露時間。3. 推薦在托盤、包裝上貼加標(biāo)簽（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。 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中典型有效時間為5年,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD儲存和使用,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD儲存和使用,我司使用的MSD器件,QFP,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD儲存和使用,圖例,Copyright 2005 FPI inc, all

12、 right,.,MSD降額,環(huán)境溫度和器件厚度影響Floor life,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD降額,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD降額,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD再干燥,通常，物料從貼片機(jī)上拆下以后，在再次使用以前，會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)境以后，可以停止統(tǒng)計器件的曝露時間。事實(shí)上，一旦器件曝露相當(dāng)長一段時間后（一小時以上），吸收的潮氣將保留在包裝內(nèi)，向中央界面擴(kuò)

13、散 ，從而很可能對器件造成破壞。 最近的調(diào)查結(jié)果清晰的表明，器件在干燥環(huán)境下的時間與在環(huán)境中的曝露時間同樣重要。有例子表明，濕度等級為5（正常的拆封壽命為48小時）的PLCC器件，干燥保存70小時以后，實(shí)際上，僅僅曝露16個小時，便超過了其致命濕度水平。,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD再干燥,干燥劑暴露30分鐘內(nèi)的還可以繼續(xù)使用。 時間重置 對于原本干燥的器件，暴露在不超過30/60%，可以在室溫下放回MBB或干燥箱內(nèi)，由干燥劑干燥。MSL 2、2a、3: 對于暴露時間少于12小時的零件在干燥環(huán)境持續(xù)5倍的時間，可以將Floor life重置為零

14、。MSL 4、5、5a:對于暴露時間少于8小時的零件在干燥環(huán)境持續(xù)10倍的時間，可以將Floor life重置為零。 烘干后的器件可以將Shelf life置零。,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD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 right,.,MSD再干燥,烘干時應(yīng)注意 1. 一般裝在高溫料盤（如高溫Tray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。Tray盤上面一般注有最高烘

15、烤溫度。,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD再干燥,2. 裝在低溫料盤（如低溫Tray盤、管筒、卷帶）內(nèi)的器件其烘烤溫度不能高于40，否則料盤會受到高溫?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)致料盤釋放出不明氣體，否則會影響器件的焊接性。,Copyright 2005 FPI inc, all right,.,MSD再干燥,6. 烘烤時務(wù)必控制好溫度和時間。 如果溫度過高，或時間過長，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。除非有特殊說明，否則器件 在90-125條件下烘烤的累計時 間不超過96小時。 7. 烘烤期間一定要作好烘烤記錄，以便控制好烘烤時間。,Copyright 2005 FPI inc, all rig