esd&msl培训教材

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1、ESD & MSL培训教材,目 录, ESD (Electrostatic Discharge ) 静电放电 MSL (Moisture Sensitivity Level) 湿度敏感度等级,目 录, ESD (Electrostatic Discharge ) 静电放电 MSL (Moisture Sensitivity Level) 湿度敏感度等级,前言,ESD (Electrostatic Discharge ),1. 静电放电ESD的介绍 2. 如何进行静电防护 3. ESD测试设备介绍 4. 常见的不符合静电控制实例,1.静电放电ESD的介绍,静电基本概念:,电荷：物质是由原子构成,

2、原子是由质子、中子、电子构成.,当二种材料接触,由於在材料A中其原子核对其最外围電子 的吸收力较小, 因此附到材料B上, 最后A极性为“+”, B为 “-”.于是产生了正,负两种电荷.,接触面,1.静电放电ESD的介绍,静电基本概念:,静电：当在物体上的电荷是静止时，它便是静电.,1.静电放电ESD的介绍,静电基本概念:,静电放电(ESDElectrostatic Discharge)：带有不同静电电 势的物体或表面之间的静电电荷转移. 有两种形式：接触放电，电场击穿放电。,闪电的产生,是带不同种电荷的两大 片云相遇而产生的一种放电现象，每一个向下击落的闪电都是由于雷电云层中释放出的大量积累电

3、荷至地球表面.,1.静电放电ESD的介绍,你的鞋子沿着地毯拖行,鞋子由地毯吸引电子,使你带有静电荷.,伸手靠近金属门把如同雷电云层下的大地接受并消散积累在你身上的静电荷;当你靠近门把时,电弧如微型闪电般产生.,1.静电放电ESD的介绍,静电的产生: 摩擦起电,1.静电放电ESD的介绍,静电的产生: 感应起电,1.静电放电ESD的介绍,静电的产生源,干燥环境下更容易累积静电电荷！,1.静电放电ESD的介绍,人体对ESD的敏感程度,1.静电放电ESD的介绍,静电(ESD)的危害,1.静电放电ESD的介绍,静电(ESD)的危害,1.而敏感器件只须20 Volts便能 被损坏（大部分1000volts

4、）,2.大部分的静电破坏是潜在的，并不能够被马上识别出.,3.找出静电破坏的证据和根源一般相当不容易，而且成本可能很高.,1.静电放电ESD的介绍,静电(ESD)的危害,1.静电放电ESD的介绍,静电(ESD)的危害,1.静电放电ESD的介绍,静电(ESD)的危害,2.如何进行静电防护,静电(ESD)防护首要认知,ESD的首要认知是: 你个人是整个防制过程中最重要的一部分,ESD主要症结在于人员的管理问题.缺乏人员的完全参与,任何的防护计划均无法实行,2.如何进行静电防护,材料导电特性,绝缘体：又称电介质，是一种阻碍电荷流动的材料. 绝缘体不适合，因为静电可以产生和积累其上,最终造成电晕放电破

5、坏现象.,2.如何进行静电防护,材料导电特性,2. 导体：导体是善于导电的物体,即是能够让电流通过材料 导体也不适合,因为导体造成快速的放电,造成大电流,产 生破坏.,2.如何进行静电防护,材料导电特性,3. 不完全导体(半导体)：指常温下导电性能介于导体与绝缘体 之间的材料. 理想材料，可以让电荷缓慢地排出. 其表面电阻大于等于1X10 ，小于1X10,黑膠箱,吸塑盤,4,12,2.如何进行静电防护,常见防静电(ESD)材料,2.如何进行静电防护,常见防静电(ESD)材料,2.如何进行静电防护,常见防静电(ESD)材料,防静电 海绵,黑色防静电 EPE,防静电气泡袋,2.如何进行静电防护,常

6、见防静电(ESD)材料,一般纸箱为绝缘材料 该纸箱里面有涂炭层 起静电屏蔽的作用,2.如何进行静电防护,常见防静电(ESD)材料,注意：外层泡膜袋没有防静电作用，而是易产生静电材料！,易产生静电,2.如何进行静电防护,空气中的水气增加空气的导电性,因此减少静电的产生或累积.,高湿度对于一些考虑（如腐蚀、污染）不利；,折中湿度要求40%-60%.,低于30%的湿度对于Class 1 防御要求十分困难.,湿度的作用类似离子风机， 但效率较低.,工作站/现场静电(ESD)控制,2.如何进行静电防护,工作站/现场静电(ESD)控制,定期测试静电环及静电鞋的接地电阻,2.如何进行静电防护,工作站/现场静

7、电(ESD)控制,穿戴静电衣与静电鞋，静电工衣及静电工鞋需要定期测试以避免失效.,2.如何进行静电防护,工作站/现场静电(ESD)控制,搬运车架需接地,2.如何进行静电防护,工作站/现场静电(ESD)控制,106109,106109,静电皮,2.如何进行静电防护,工作站/现场静电(ESD)控制,2.如何进行静电防护,防静电(ESD)标示,3.ESD测试设备介绍,静电测试设备,3.ESD测试设备介绍,4.常见的不符合静电控制实例,未带防静电手腕,拿取IC芯片时应带防静电手腕,4.常见的不符合静电控制实例,4.常见的不符合静电控制实例,目 录, ESD (Electrostatic Dischar

8、ge ) 静电放电 MSL (Moisture Sensitivity Level) 湿度敏感度等级,MSL (Moisture Sensitivity Level),MSD介绍 MSD危害原理 MSD管控,MSD介绍,MSD: Moisture Sensitive Device 潮湿敏感器件. 是指一类由可吸湿材料(如:环氧树脂、聚合树脂等)封装的表面贴装器件.,2.MSD危害原理,1.潮湿敏感元件产生危害的因素： 潮敏失效是塑料封装表贴器件在高温焊接工艺中表现出来的特殊的失效现象. 造成此类问题的原因是器件内部的潮气膨胀后使得芯片发生损坏. 封装的膨胀程度取决于下列因素：塑料组成成分、实际

9、吸收湿气的份量、温度、加热速度以及塑料的厚度，当由此引起的压力超过塑料化合物的弯曲强度时，封装就可能会裂开，或至少在界面间产生分层.,2.MSD危害原理,2.潮湿敏感元件产生危害的原理： 在MSD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PCB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183度以上30-90s左右,最高温度可能在210-235度 (无铅焊接的峰值会更高，在245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

10、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，像ESD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，MSD也不会表现为完全失效.,2.MSD危害原理,3.潮湿敏感元件危害的表现形式:,引线剥离,2.MSD危害原理,3.潮湿敏感元件危害的表现形式:,3.MSD管控,什么是工厂MSD控制？ MSD控制指对不同潮湿等级的MSD物料的搬运，包装，运输和 使用，进行标准方法的控制，避免物料受潮而在高温再流焊 时导致产品质量和可靠性下降.,3.MSD管控,包括7个指导标准，与我们相关的是： IPC/JEDEC J-STD-020 塑料集成电路SM

11、D的潮湿/回流敏感性分类方法 IPC/JEDEC J-STD-033 潮湿/再流焊敏感表面贴装器件的操作、包装、运输及使用.,MSD控制遵循的行业标准,IPC(国际电子工业联接协会),JEDEC(电子器件工程联合委员会),制订和发布了 IPC-M-109 (潮湿敏感性元件标准和指引手册）,3.MSD管控,潮湿敏感等级和车间寿命,车间寿命（FLOOR LIFE）：从隔潮袋里将器件取出后、或经干燥存储、或经干燥烘烤到再流焊之前所允许的时间. 简要通俗点讲就是允许暴露时间,3.MSD管控,SMD来说，潮湿敏感等级一般由器件厂商来定义： 依据：IPC/JEDEC J-STD-020,外观检查,回流焊,

12、声波显微镜,取样,电气特性测试,烘烤,浸湿,A,A,B,B,失效标准,敏感等级,电气特性测试,潮湿敏感等级,3.MSD管控,MSD的包装要求: 干燥包裝 Dry Pack,3.MSD管控,MSD的包装要求:,隔潮袋须符合 MIL-PRF-81705, TYPE I标准要求,隔潮袋（MBB）： Moisture Barrier Bag 旨在阻碍水气渗透的袋子，用于包装潮湿敏感器件.,3.MSD管控,MSD的包装要求:,干燥包装中干燥剂的使用 为使包装内的RH%低于10%（25下） 干燥剂用量科用下述公式简化计算. U=5*10-3A U=所需干燥剂数量(单位：Unit-美军标准，1个Unit至少

13、吸收2.85 克水气量) A=隔潮袋的总暴露面积（总表面面积）( 单位：平方英寸) 干燥剂须符合MIL-D-3464, TYPE II标准要求,3.MSD管控,MSD的包装要求:,湿度指示卡（HIC）: Humidity Indicator Card 印有湿敏化学物质的卡片，化学物质可明显地改变颜色，典型地是由蓝 色（干燥）转变为粉红色（潮湿），表示超过了标明的相对湿度. 湿度指示卡应当至少有3个敏感值为5% RH, 10% RH, 60% RH的色点. 下图所示为J-STD-033B标准的湿度指示卡示例。,3.MSD管控,MSD的包装要求:,湿度指示卡（HIC）: Humidity Indi

14、cator Card,3.MSD管控,MSD的包装要求:,潮湿敏感标志 （MSID）,MSID标签应当贴在装有隔潮袋的最小级别运输包装上.,3.MSD管控,MSD的包装要求:,例：从湿敏元件标签上，可以得 到以下信息： 第1点 元件本体允许承受的最高温度，如（图2 ）：Peak package body temperature： 260 第2点 Floorlife时间(Mounted/used within):就是在规定温度/湿度的环境中，可以暴露的有效使用时间，与右上角 Level “3”相对应。 第3点 当在23度正负5度温度下，读湿度指示卡显示大于10%，器件在表面贴焊之前，需要烘烤。如

15、（本例） 第4点 烘烤时间与温度如（本例）：48 hours小时、125 5。 第5点 计算在密封包装袋中的时间是否超过12个月，下面的Bag Seal Date就是密封包装的日期，如（图2）Bag Seal Date：09/03/31,3.MSD管控,3.MSD管控,MSD的包装要求: 干燥包裝 Dry Pack,J-STD-003B标准中规定的干燥包装要求如上表.,3.MSD管控,如何判断湿敏元件是否受潮？ 1.有效存储时间(Shelf Life)超出 2.到达最大暴露时间(Floor Life) 3.HIC卡显示超过规定湿度要求 4.无法追踪和判断元件的状态,3.MSD管控,如何处理受潮

16、的湿敏元件？,烘 干 ！,烘烤的最主要目的在去除封装零件的内部湿气，以避免再流焊(reflow)时产生分层或爆米花的问题。,3.MSD管控,需要烘烤多久的时间？多少温度？ J-STD-033B,3.MSD管控,需要烘烤多久的时间？多少温度？ J-STD-033B,3.MSD管控,卷带包装(reel)是否可以放进烤箱烘烤？,根据J-STD-033B章节4.2.1及4.2.2的规定，一般的湿敏零件的包装都必须标示其包装是否为可以承受125的高温烘烤，或是无法承受超过40的低温包装,一般如果没有标示就表示可以承受125的高温烘烤. 如果包装材料为低温包装，烘烤的时候就必须要移除所有的包装，等烘烤完毕后再重新装回原来的包装. 不论是高温或低温包装，烘烤前必须把原本的纸类及塑料容器（如纸板、泡泡袋、塑料包装等）挑出来，管塞(rubber band)及tray盘带在高温(125)烘烤前也必须挑出来.,1.高温烘烤应确保包装材料经得起1250C 的高温。 2.烘烤次数应小于最大烘烤次数。 L