MSD潮濕敏感器件防護

培訓

MSD潮濕敏感器件防護培訓

引言

隨著電子技術的不斷發展，人們對電子產品的可靠性越來越關注，這同樣促使制造廠商對潮濕敏感器件（moisture-sensitivedevices，簡稱MSD）的關注程度不斷上升。在以往的電子組裝過程中，這些可能都不是問題。但是隨著元器件朝著小型化和廉價化方向的發展，塑料封裝已經成為了常規做法。這時，確保潮濕氣體不會進入器件內部就非常重要。因為潮濕氣體會對MSD產生影響,造成產品進行返修甚至要廢棄該組裝件。更為重要的是那些看不見的、潛在的缺陷，這些有可能對產品的可靠性造成嚴重的威脅。相對于十幾年的ESD有關的問題，企業普遍都對潮濕問題缺乏理解和控制，它不僅是制造問題，更重要的是設計選型的問題。隨著塑料封裝的普及，塑料封裝所引起的MSD失效率已經越來越突出，該問題已經成為塑料封裝三大問題之一，再加上芯片集成度越來越高，特征尺寸越來越小，每一年半就翻一翻，集成電路功率越來越高，IC封裝成本已經成為微電子發展的瓶頸。在封裝成本的壓力下，封裝材料及引線等技術在不斷變化。以上挑戰造成MSD問題越來越突出,已經成為影響產品可靠性重要因素之一。MSD潮濕敏感器件防護培訓

MSD潮濕敏感器件防護培訓一MSD潮濕敏感器件的基礎知識二MSD潮濕敏感器件產生的危害三MSD失效器件的干燥方法四MSD潮濕敏感器件的管理五案列MSD潮濕敏感器件防護培訓一.MSD潮濕敏感器件的基礎知識1潮濕敏感元件2MSD國際標準3濕敏元件等級劃分4濕敏元件包裝信息MSD潮濕敏感器件防護培訓1.潮濕敏感元件

利用濕敏材料對水分子的吸附能力，由其產生的物理效應來實現器件功能或對器件性能產生影響的元件,稱為濕敏元件（Moisture-SensitiveDevices），簡稱MSD。目前廠內主要有部分電子元器件。1MSD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氧、有機硅樹脂等。一般IC、芯片、電解電容、LED等都屬于非氣密性SMT器件。

MSD潮濕敏感器件防護培訓1.12MSD國際標準

為確保潮濕氣體不進入器件中，美國電子工聯合會(IPC)和電子元件焊接工程協會(JEDEC)之間共同研究和發布了IPC-M-109，潮濕敏感性元件標準和指導。

IPC-M-109包括了七個文件，其中關于潮濕敏感防護的有三個，分別是：IPC/JEDECJ-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。2MSD潮濕敏感器件防護培訓IPC/JEDECJ-STD-033潮濕/回流敏感性SMD的處理、包裝、裝運、和使用標準。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潮濕的敏感性和防護要求。33濕敏元件等級劃分濕敏元件等級(MSL)基本上可以劃分為8個等級。MSD潮濕敏感器件防護培訓4注：a建于兩級之間；Level1不作濕敏控制MSD潮濕敏感器件防護培訓

54濕敏元件包裝信息

所有濕敏元件都應封裝在防潮的包裝袋中,6

在包裝袋上必須有濕敏警示標志（如圖1）和濕敏元件標簽。（如圖2）MSD潮濕敏感器件防護培訓從濕敏元件標簽上，可以得到以下信息：第1點計算在密封包裝袋中的時間是否超過12個月，下面的BagSealDate就是密封包裝的日期，如（圖2）BagSealDate：09/03/31

第2點元件本體允許承受的最高溫度，如（圖2）：Peakpackagebodytemperature：

260℃

MSD潮濕敏感器件防護培訓第3點Floorlife時間(Mounted/usedwithin):就是在規定溫度/濕度的環境中，可以暴露的有效使用時間，與右上角Level“3”相對應。第4點當在23度正負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點烘烤時間與溫度如（本例）：48hours小時、125℃±5℃。MSD潮濕敏感器件防護培訓7

二MSD潮濕敏感器件產生的危害1.潮濕敏感元件產生危害的因素2.潮濕敏感元件產生危害的原理3.潮濕敏感元件危害的表現形式MSD潮濕敏感器件防護培訓1.潮濕敏感元件產生危害的因素

潮敏失效是塑料封裝表貼器件在高溫焊接工藝中表現出來的特殊的失效現象。造成此類問題的原因是器件內部的潮氣膨脹后使得芯片發生損壞。8

封裝的膨脹程度取決于下列因素：塑料組成成分、實際吸收濕氣的數量、溫度、加熱速度以及塑料的厚度，當由此引起的壓力超過塑料化合物的彎曲強度時，封裝就可能會裂開，或至少在界面間產生分層。9MSD潮濕敏感器件防護培訓2.潮濕敏感元件產生危害的原理

在MSD暴露在大氣中的過程中，大氣中的水分會通過擴散滲透到濕度敏感器件的封裝材料內部。當器件經過貼片貼裝到PCB上以后，要流到回流焊爐內進行回流焊接。在回流區，整個器件要在183度以上30-90s左右，最高溫度可能在210-235度。(無鉛焊接的峰值會更高，在245度左右）10

在回流區的高溫作用下，器件內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節，各種連接則會產生不良變化，從而導致器件剝離分層或者爆裂，于是器件MSD潮濕敏感器件防護培訓

的電氣性能受到影響或者破壞。破壞程度嚴重者，器件外觀變形、出現裂縫等。像ESD破壞一樣，大多數情況下，肉眼是看不出來這些變化的，而且在測試過程中，MSD也不會表現為完全失效。11

3.潮濕敏感元件危害的表現形式在回流焊過程中，元件將經歷一個溫度迅速變化的過程，其內部如果吸收有濕氣就MSD潮濕敏感器件防護培訓

會轉變為過熱蒸汽，蒸氣壓的突變將導致封裝發生膨脹。其表現形式主要有以下幾點：組件在晶芯處產生裂縫。12IC集成電路及其它元器件在存放時內部氧化短路。引線被拉細甚至破裂。回流焊接期間器件內部產生脫層。塑料從芯片或引腳框上的內部分離(脫層)12.1

線捆接損傷、芯片損傷最嚴重的情況就是元件鼓脹和爆裂

12.2MSD潮濕敏感器件防護培訓13三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注意事項MSD潮濕敏感器件防護培訓1烘烤條件

在打開濕敏元件的包裝袋時，馬上檢查濕敏指示卡（如下圖3），指示卡的顏色變“BAKEUNITSIFPINK”位置時，需要烘烤。烘烤時間和條件查看濕敏元件標簽。高溫烘烤應確保裝材料經得起125℃的高溫。卷帶封裝和管狀封裝的料應酌情選擇中溫或低溫烘烤。MSD潮濕敏感器件防護培訓MSD潮濕敏感器件防護培訓2

烘烤流程及記錄方法(1)烘烤流程見右圖

15MSD潮濕敏感器件防護培訓(2)元件放入烘箱時，將右面的標簽貼在元件封裝材料上并按要求在標簽做好烘烤記錄。以便控制好烘烤時間與次數。16MSD潮濕敏感器件防護培訓3

烘烤方法MSD烘烤按照以下方法進行：先查看物料原包裝上的濕敏標簽上有無對烘烤溫度及時間定義的，如有請按標簽操作。原包裝上如無任何資料，請按（表2）要求的溫度、時間操作。烘烤時，必須使用充氮氣或抽真空烤箱。如果元件高溫烘烤的，則時間累積不能超過48小時,超過48小時需烘烤的需選用低溫烘烤,以避免元件氧化。MSD潮濕敏感器件防護培訓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庫。17MSD潮濕敏感器件防護培訓MSD潮濕敏感器件防護培訓4注意事項

烘烤時也要注意以下幾點，以免在烘烤時出現意外情況。一般裝在高溫料盤里面的器件都可以在125℃溫度下進行烘烤，除非廠商特殊注明了溫度。裝在低溫料盤內的器件其烘烤溫度不能高于40℃，否則料盤會受到高溫損壞。烘烤時注意ESD（靜電敏感）保護，尤其烘烤以后，環境特別干燥，最容易產生靜電。19烘烤時務必控制好溫度和時間。如果溫度過MSD潮濕敏感器件防護培訓

高，或時間過長，很容易使器件氧化，或者在器件內部接連處產生金屬間化合物，從而影響器件的焊接性。烘烤期間，注意不能導致料盤釋放出不明氣體，否則會影響器件的焊接性。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，以便控制好烘烤時間。MSD潮濕敏感器件防護培訓19.1

四MSD潮濕敏感器件的管理19.21.進貨及庫存管理2.生產管理3.MSD器件存儲流程MSD潮濕敏感器件防護培訓1.進貨及庫存管理1.1進貨檢驗1.2庫存管理MSD潮濕敏感器件防護培訓1.1進貨檢驗

濕敏元器件進貨控制基本按照以下方式進行。檢查原包裝是否用濕敏包裝袋，密封是否完好，密封時間是否小于12個月。若不符合前一項，應判退進入MRB（評審）區域,由相關人員判定是否RTV（退貨），或者進行廠內自行處理的方法。20在IQC檢驗時,不建議打開濕敏元件的包裝袋。如果有需要打開包裝袋,則必須在30分鐘以內MSD潮濕敏感器件防護培訓

重新封裝,并貼上濕敏元件控制專用標簽進行標簽跟蹤填寫。標簽見圖6：21MSD潮濕敏感器件防護培訓1.2庫存管理

潮敏元件的物料控制按以下方式進行管理儲存濕敏元件時,應保證其用濕敏包裝方式密封保存。濕敏元件一旦被打開,應檢查其濕度指示卡,若HIC指示超過10%,這批料應進行烘烤。22每打開一個原封裝，必須記錄打開封裝時間、失效時間。如果濕敏元件分幾次發到生產線對于剩下的元件需在30分鐘以內重新封裝(必須使用防潮防靜電的封裝袋)，同時放入有效MSD潮濕敏感器件防護培訓

的干燥劑和濕度指示卡(若原有的有效,可以繼續使用)，并貼上和填寫濕敏元件控制專用標簽。如果該元件不能封裝，則放入烘干器中，記錄放入時間，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決定是否烘烤。庫存濕敏器件必須按防潮等級，分列放置在貨架上，按使用有效期先進先用，后進后用，拆封烘烤過的干燥箱中先用。庫房環境溫度23℃±5℃，相對濕度30%～60%RH。MSD潮濕敏感器件防護培訓2.生產管理2.1生產線管理2.2返工/返修管理2.3干燥包裝MSD潮濕敏感器件防護培訓2.1生產線管理

潮敏元件生產線管理要嚴格遵行以下原則:

檢查元件原包裝是否用濕敏包裝袋密封，有無破損、漏氣，如不完好拒收退庫。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簽，并檢查累計時間是否超值，若已接近失效時間，則拒收退庫。對非原包裝元件需拆開包裝清點數量時，點好后立即將元件放入干燥箱中保存。對于非原包裝元件，如果預計在使用過程中MSD潮濕敏感器件防護培訓

元件可能失效，則分料員一定要分批發放。尾（余）料退回時要在標簽上記錄暴露時間。沒用完的器件，可以暫時放到干燥箱中。退回倉庫時，必須烘烤后重新密封填寫記錄。對于需經二次回流焊的濕敏元件，SMT要確保24小時內完成第二次回流焊并且確保濕度敏感壽命有效。優先使用在干燥箱內的器件，真空包裝袋中的材料要在使用時才能打開，且要拆一包用一包，拆封時確認濕度指示卡是否正常。MSD潮濕敏感器件防護培訓2.2返工/返修管理

領散料時，用自封口防靜電袋子/盒子放置濕敏元件，若在有效時間內沒有用完，放回烘干器中保存，若元件累計時間已超值,則放入烘箱中烘烤，烘烤時須帶外包裝，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，以減小濕度造成的損壞。如果有些器件的溫度要

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超過200℃，而且超過了規定的FloorLife，在返工前要對主板進行烘烤，有些SMD器件和主板不能承受長時間的高溫烘烤，如一些FR-4材料，不能承受24小時125℃的烘烤；一些電池和電解電容也對溫度很敏感。綜合考慮這些因素，選擇合適的烘烤方法MSD潮濕敏感器件防護培訓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貼一起密封在防潮袋內。標貼含有有關特定溫度與濕度范圍內的壽命、峰值溫度(220°C或235°C)、開袋之后的暴露時間、關于何時要求烘焙的詳細情況、烘焙程序、以及包裝袋的密封日期。值得注意的是對于不同的濕敏元件等級有不同的包裝要求，其中：1級：裝袋之前干燥是可選的，裝袋與干燥MSD潮濕敏感器件防護培訓

劑是可選的、標貼是不要求的。2級：裝袋之前干燥是可選的，裝袋與干燥劑是要求的、標貼是要求的。2a~5a級：裝袋之前干燥是要求的，裝袋與干燥劑是要求的、標貼是要求的。6級：裝袋之前干燥是可選的，裝袋與干燥劑是可選的、標貼是要求的。24

MSD潮濕敏感器件防護培訓3.MSD器件存儲流程MSD潮濕敏感器件防護培訓五案列案例簡述某公司產交換機產品在雨季返修率較高，客戶返修產品到維修部后維修過程一般