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1、潮敏器件 （MSD） 控制技术 培训教材,一、概述 二、MSD发展趋势 三、湿度敏感危害产品可靠性的原理 四、MSD标准 五、术语和定义 六、MSD敏感等级定义 七、MSD包装技术要求 八、MSD操作要求 九、MSD使用及注意事项,一、概述 二、MSD发展趋势 三、湿度敏感危害产品可靠性的原理 四、MSD标准 五、术语和定义 六、MSD敏感等级定义 七、MSD包装技术要求 八、MSD操作要求 九、MSD使用及注意事项,一、概述 二、MSD发展趋势 三、湿度敏感危害产品可靠性的原理 四、MSD标准 五、术语和定义 六、MSD敏感等级定义 七、MSD包装技术要求 八、MSD操作要求 九、MSD使用
2、及注意事项,湿度敏感器件（MSD）对SMT生产直通率和产品的可靠性的影响不亚于ESD，所以认识MSD的重要性，深入了解MSD的损害机理，学习相关标准，通过规范化MSD的过程控制方法，避免由于吸湿造成在回流焊接过程中的元器件损坏来降低由此造成的产品不良率，提高产品的可靠性是SMT不可推脱的责任。,一、概述,二、MSD发展趋势 电子制造行业的发展趋势使得MSD问题迫在眉睫。 第一、新兴信息技术的产生和发展，对电子产品可靠性提出了更高的要求。由于对单一器件缺陷率的要求，在装配检测过程中不允许有明显的缺陷漏检率。,二、MSD发展趋势 第二，封装技术的不断变化导致湿度敏感器件和更高湿度等级的敏感器件的使
3、用量在不断增加。比如：更短的发展周期、越来越小的封装尺寸、更细的间距、新型封装材料的使用、更大的发热量和尺寸更大的集成电路等。,二、MSD发展趋势 第三，面阵列封装器件（如：BGA ,CSP）使用数量的不断增加更明显的影响着这一状况。因为面阵列封装器件趋向于采用卷带封装，每盘卷带可以容纳非常多的器件。与IC托盘封装相比，卷带封装无疑延长了器件的曝露时间。,二、MSD发展趋势 第四，贴装无铅化的不断推进，给MSD的等级造成重大影响。无铅合金的回流峰值温度更高，它可能使MSD的湿度敏感性至少升高1或2个等级，所以必须重新确认现在的所有器件的品质。,二、MSD发展趋势 或许最大的原因莫过于产品大量定
4、制化和物料外购化的大举推进。在PCB装配行业，这种现象转变为高混合型生产。通常，每种产品生产数量的减小导致了生产线的频繁切换，同时延长了湿度敏感器件的曝露时间。每当生产线切换为其他产品时，许多已经装到贴片机上的器件不得不拆下来。这就意味着，大量没有用完的托盘器件和卷带器件暂时储存起来以备后用。这些封装在托盘和卷带里的没有用完的湿度敏感器件，很可能在重返生产线并进行最后的焊接以前，就超过了其最大湿度容量。在装配和处理期间，不仅额外的曝露时间可以导致湿度过敏，而且干燥储存的时间长短也对此有影响。,三、湿度敏感危害产品可靠性的原理 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
5、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（SnPb共晶），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（通常我们把这种现象形象的称作“爆米花”现象）。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。,4 潮气浸
6、入的途径,潮气可以从塑封材料、沿器件引脚框架浸入封装内,失效案例,键合点（BOND）因潮敏发生而抬起，就直接导致了器件引脚与晶片电路之间的开路，从而引起器件失效。 这种失效通过对器件引脚的I/V曲线测试就能发现，引脚一般表现为开路或时连时断。,典型失效案例,四、MSD标准 引用标准,五、术语和定义,塑封潮湿敏感器件（MSD）：由于塑料封装材料的非气密性，塑封器件在潮湿环境中容易吸收水汽。表面安装工艺（回流焊接）时，塑料封装体内吸收的水汽在高温条件下气化膨胀，引起器件封装分层或内部损坏等可靠性缺陷。具有该类吸潮特征的器件定义为潮湿敏感器件（MSD）。,五、术语和定义,MSD潮湿敏感特性的主要影响
7、因素包括： a、封装因素： 封装体厚度和封装体体积； b、环境因素： 环境温度和环境相对湿度； c、暴露时间的长短。 备注： 1)、MSD包括但不限于PSMD。任何潮气可渗透材料封装的表面安装工艺器件均为MSD。 2)、PSMD潮湿敏感定义MSD在表面回流焊接工艺时的高温暴露要求。采用其它非回流焊接工艺进行安装的MSD，安装时如果器件封装体温度200，可不在MSD控制范围内。,五、术语和定义,PSMD（Plastic Surface Mount Device）：塑料封装表面安装器件。 MSL（Moisture Sensitive Level）：潮湿敏感等级。指MSD对潮湿环境的敏感程度。,MB
8、B（Moisture Barrier Bag）：防潮包装袋。MBB要求满足相应指标的抑制潮气渗透能力。 仓储寿命（Shelf Life）：指干燥包装的潮湿敏感器件能够储存在没有打开的内部环境湿度符合要求的防潮包装袋中的最短时间。 车间寿命（Floor Life）：指湿度敏感器件从防潮包装袋中取出或干燥储存或干燥烘烤后到过回流焊接前的时间。,五、术语和定义,五、术语和定义,制造商曝露时间（MET）：制造商烘烤完成至烤箱取出，到器件到达最终用户之前可能暴露到大气环境条件的最大累积时间。 干燥剂：一种能够保持相对低的湿度的吸收剂。,六、MSD敏感等级定义,根据 JEDEC J-STD-020C 潮湿
9、敏感器件分级标准要求，MSL定义如表1：,七、MSD包装技术要求,1、MSD干燥包装要求 MSD干燥包装由密封在防潮包装袋（MBB）中的干燥剂材料、湿度指示卡（HIC）和潮敏标签等组成。不同MSL的MSD干燥包装有详细要求，具体见表2：,七、MSD包装技术要求,典型MSD干燥包装组成原理见图1：,七、MSD包装技术要求,2、MSD包装材料要求 防潮包装袋（MBB） 应满足MIL-PRF-81705，并要求具有弹性，ESD防护，抗机械强度以及防戳穿，袋子应可以加热密封，水蒸气透过率应小于0.002gm/in2（在40，按“E”ASTMF392的条件的24小时内弯曲试验）。,七、MSD包装技术要求
10、,干燥剂材料 干燥剂材料要求满足MIL-D-3464 Type标准，有维持5%RH的吸潮能力。 干燥剂材料具有无尘、非腐蚀性和满足规定吸潮能力要求等特点。干燥剂材料包装在潮气可穿透干燥袋（通常为高密度聚乙烯材料）中，干燥袋定义材料的吸潮能力，与材料体积无关。 可维持5%RH吸潮能力要求的干燥剂材料在30/60%RH环境条件中暴露时间不超过30分钟，认为是活性干燥剂（可直接使用）。干燥剂重新激活后的吸潮能力要求达到其原始能力的80%。除非有重新激活措施保证，干燥剂材料不允许重复使用。,七、MSD包装技术要求,常用干燥剂材料参数见表3,七、MSD包装技术要求,湿度指示卡（HIC）,湿度指示卡要求满
11、足MIL-I-8835标准 ，且最少包含5%RH、10%RH、60%RH 3个色彩指示点 ，HIC通常由包含氯化钴（Cobalt Chloride）溶剂的吸水纸组成，其外形要求如图2所示。,下表列出了常见的不同湿度对应于不同颜色,七、MSD包装技术要求,七、MSD包装技术要求,潮湿敏感标签 潮敏识别标签（MSIL）和警告标签要求符合JEDEC JEP113标准。 MSIL（Moisture-sensitive Identify Label），潮敏识别标签，其要求见图3：,七、MSD包装技术要求,Moisture-sensitive Caution Label，潮敏警告标签，其要求见图4。潮敏警
12、告标签必须包含器件MSL、最高回流焊接温度、存储条件和时间、包装拆封后最长存放时间、受潮后的烘烤条件以及包装的密封日期等相关信息。,七、MSD包装技术要求,八、MSD操作要求,MSD包装储存环境条件/存储时间要求 MSD一般采用真空MBB密封包装。 密封MSD包装存储环境条件要求：40/90%RH。 密封MSD包装储存期限要求：2年（从MSD密封日期开始计算）。超存储期MSD在使用前必须进行干燥处理和器件引脚可焊性检测。,八、MSD操作要求,MSD车间寿命降额要求 MSD包装拆封后的一般要求在30/60%RH环境条件下存放，但公司存储条件可能不满足上述要求。因此，根据公司生产环境的实际情况，参
13、考J-STD-033B标准，定义MSD车间寿命的降额要求，具体见表4：,MSD干燥技术要求,MSD潮湿环境中暴露时，参考表6的要求可重新进行干燥处理。,MSD干燥技术要求,长期暴露MSD的干燥要求 MSD如果暴露时间较长（不满足7.3.2节条件），可参考MSD烘烤条件（表7）进行重新干燥处理。重新干燥后MSD密封在有活性干燥剂包装的MBB中可恢复仓储寿命（Shelf Life）。,MSD干燥技术要求,短期暴露MSD的干燥要求 MSD在30/60%RH环境中暴露时间较短（见表5），可使用干燥箱（维持5%RH）存放的方法进行干燥处理，具体要求如下： a、2、2a、3、4 级MSD如果暴露时间不超过
14、12小时，5倍已暴露时间的干燥箱存放可重新恢复车间寿命。 b、5、5a 级MSD如果暴露时间不超过8小时，10倍已暴露时间的干燥箱存放可重新恢复车间寿命。 c、2、2a、3 级MSD如果累积暴露时间不超过车间寿命，干燥箱存放可停止已暴露时间的累计，进行a定义的时间干燥处理可重新恢复车间寿命。,MSD干燥技术要求,MSD烘烤技术要求 2 级以上MSD，若超过包装拆封后存放条件及车间寿命要求，或密封包装下存放时间过长（见警告标签上密封日期及存放条件，如果湿度指示卡指示袋内湿度已达到或超过需要烘烤的湿度界限）或存放、运输器件造成密封袋破损、漏气使器件受潮，要求回流焊前必须进行烘烤。,MSD干燥技术要
15、求,对于受潮MSD，一般可按照厂家原包装袋上警告标签中的烘烤条件进行烘烤。对于厂家没有相应要求的，推荐采用高温烘烤（125）的方法。如果MSD载体（如卷盘、托碟）不能承受125高温，建议使用高温载体进行替换。MSD载体替换过程中注意防止器件ESD损伤。一般MSD烘烤处理不建议使用低温烘烤条件。,九、MSD使用及注意事项,MSD器件的技术认证要求 新器件认证必须确定其潮湿敏感等级，5a级器件禁止选用。,九、MSD使用及注意事项,无铅焊接要求 采用无铅焊接温度（260 ）后器件的潮湿敏感等级会有改变，需要重新确定潮湿敏感等级。,九、MSD使用及注意事项,MSD来料检验要求 IQC在来料检验时要确认
16、MSD器件是否真空包装，如不是则需要判不合格进行退货。,九、MSD使用及注意事项,MSD拆封要求 对于MSL为2级以上（包括2级）的MSD，拆封时首先查看真空包装内湿度指示卡（HIC）显示的受潮程度：如果湿度指示卡指示袋内湿度已达到或超过需要烘烤的湿度界限，则需烘烤后再上SMT生产，否则可直接生产。,九、MSD使用及注意事项,MSD发料要求 对于需要拆包分料的潮湿敏感器件，24 级MSD要求在1小时内完成并重新干燥保存，56级MSD要求在30分钟内完成并干燥保存（密封真空包装或置于的干燥箱中）；对于当天还需要再进行分料2级以下（包括2级）MSD，可不做密封要求；但每天最后未发完的2级以上（包括2级）MSD都必须重新真空密封包装或放入干燥箱中保存。 仓库发到车间的2级以上（包括2级）的潮湿敏感器件，分料后一律采用真空密封包装的方法发往车间。,九、MSD使用及注意事项,MSD烘烤要求 对于超过车间寿命要求的MSD，SMT生产前必须先进行烘烤；高温（125）条件下的烘烤需要注意：
