MSD控制技术培训教材(PPT 47页)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,潮敏器件（MSD）控制技术,培训教材,1,一、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,2,一、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,3,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,，所以需要认识,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。,一、概述,4,二、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。,5,二、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。,6,二、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。,7,二、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。,8,三、湿度敏感危害产品可靠性的原理,BGA封装结构,9,三、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。,10,4 潮气浸入的途径,潮气可以从塑封材料、沿器件引脚框架浸入封装内,11,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。,12,典型失效案例,13,四、MSD标准,引用标准,序号,编号,名称,1,J-STD-020C,Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Plastic Integrated Circuit Surface Mount Devices,2,J-STD-033B,Standard for Handling, Packing, Shipping, and Use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices,14,五、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）。,15,五、术语和定义,MSD潮湿敏感特性的主要影响因素包括：,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500,32g,不可以,25,七、MSD包装技术要求,湿度指示卡（HIC）,湿度指示卡要求满足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。,26,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,27,七、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,：,28,七、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。,29,七、MSD包装技术要求,30,八、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。,31,八、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，参考J-STD-033B标准，定义MSD车间寿命的降额要求，具体见表4：,32,封装类型以及元件体厚度,敏感度等级,5%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,3.1mm,包括PQFPs84Pins,PLCCs所有的MQFPs或所有的BGA1mm,2a,94,124,167,231,44,60,78,103,32,41,53,69,26,33,42,57,16,28,36,47,7,10,14,19,5,7,10,13,4,6,8,10,35,30,25,20,3,8,10,13,17,7,9,11,14,6,8,10,13,6,7,9,12,6,7,9,12,4,5,7,10,3,4,6,8,3,4,5,7,35,30,25,20,4,3,5,6,8,3,4,5,7,3,4,5,7,2,4,5,7,2,3,5,7,2,3,4,6,2,3,3,5,1,2,3,4,1,2,3,4,35,30,25,20,5,2,4,5,7,2,3,5,7,2,3,4,6,2,2,4,5,1,2,3,5,1,2,3,4,1,2,2,3,1,1,2,3,1,1,2,3,35,30,25,20,5a,1,2,3,5,1,1,2,4,1,1,2,3,1,1,2,3,1,1,2,3,1,1,2,2,1,1,2,2,1,1,2,2,1,1,1,2,35,30,25,20,2.1mm3.1mm,包括PLCCs（矩形）18-32Pins,SOICs（宽体）,SOICs20 Pins,PQFPs80 Pins,2a,58,86,148,30,39,51,69,22,28,37,49,3,4,6,8,2,3,4,5,1,2,3,4,35,30,25,20,3,12,19,25,32,9,12,15,19,7,9,12,15,6,8,10,13,5,7,9,12,2,3,5,7,2,2,3,5,1,2,3,4,35,30,25,20,4,5,7,9,11,4,5,7,9,3,4,5,7,3,4,5,6,2,3,4,6,2,3,4,5,1,2,3,4,1,2,2,3,1,1,2,3,35,30,25,20,5,3,4,5,6,2,3,4,5,2,3,3,5,2,2,3,4,2,2,3,4,1,2,3,4,1,1,2,3,1,1,1,3,1,1,1,2,35,30,25,20,5a,1,2,2,3,1,1,2,2,1,1,2,2,1,1,2,2,1,1,2,2,1,1,2,2,1,1,1,2,0.5,0.5,1,2,0.5,0.5,1,1,35,30,25,20,2.1mm,包括,SOICs18 Pins,所有TQFPs，TSOPs或所有BGAs1mm,2a,17,28,1,1,2,2,0.5,1,1,2,0.5,1,1,1,35,30,25,20,3,8,11,14,20,5,7,10,13,1,1,2,2,0.5,1,1,2,0.5,1,1,1,35,30,25,20,4,7,9,12,17,4,5,7,9,3,4,5,7,2,3,4,6,1,1,2,2,0.5,1,1,2,0.5,1,1,1,35,30,25,20,7,13,18,26,3,5,6,8,2,3,4,6,2,2,3,5,1,2,3,4,1,1,2,2,0.5,1,1,2,0.5,1,1,1,35,30,25,20,5a,7,10,13,18,2,3,5,6,1,2,3,4,1,1,2,3,1,1,2,2,1,1,2,2,1,1,1,2,0.5,1,1,2,0.5,1,1,1,35,30,25,20,33,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。,MSL,暴露时间,暴露环境条件,车间寿命,干燥箱（,5%RH,）存放时间要求,烘烤要求,仓储寿命恢复条件,所有,车间寿命,见表,5,恢复,无,见表7,干燥包装,2、2a、3、4,12小时,30,/60%RH,恢复,5倍已暴露时间,无,无,5、5a,8,小时,30,/60%RH,恢复,10,倍已暴露时间,无,无,2,、,2a,、,3,累积暴露时间车间寿命,30/60%RH,暂停,任意时间,无,无,34,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,）。,35,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。,36,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。,37,MSD,干燥技术要求,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。,38,九、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、6级器件禁止选用。,39,九、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。,40,九、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,MSD,器件是否真空包装，如不是则需要判不合格进行退货。,41,九、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。,42,九、MSD使用及注意事项,MSD,发料要求,1）对于需要拆包分料的潮湿敏感器件，要求在半小时内完成并重新干燥保存，（密封真空包装或置于的干燥箱中）；,2）仓库发到SMT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,必须内含HIC卡和干燥剂。,43,九、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：确认某些载体（托盘式、管式、卷式）是否具有“耐高温”的能力（某些供应商会在内包装上标明“HEATPROOF”字样），否则需替换高温载体或采用低温（45,）,条件烘烤。此外，在高温或低温烘烤条件下，烘烤期间不得随意开关烘箱门，以保持烘箱内干燥环境。低温烘烤箱一定要采用相对湿度控制在5以下的专用低温烘箱，不能用高温烘箱降低温度使用，因为高温烘箱在低温时相对湿度无法满足规范要求。,44,九、MSD使用及注意事项,MSD,贴片要求,双面回流焊接工艺单板，设计时应充分考虑MSD贴片在第二次回流焊接表面的原则，保证单板上所有MSD的暴露时间在第二次回流焊接前不超过其规定车间寿命要求。,此外，贴片后,MSD,如采用波峰焊接，波峰焊接前也必须保证,MSD,不超过其规定车间寿命要求。,45,九、MSD使用及注意事项,MSD,回流焊接要求,MSD在进行回流焊接时，第一要严格控制温度的变化速率：升温速率要求2.5,/秒；第二要严格控制峰值焊接温度和高温持续时间（根据厂家要求），每一种器件都要满足各自的规格要求。,MSD,最大回流焊接次数要求为,3,次。,46,九、MSD使用及注意事项,MSD,返修要求,a、对于需要再利用的MSD：,如果采用局部加热返修方式，当返修MSD封装体温度200,，可直接拆卸器件。当返修MSD封装体温度200,时，拆卸前需对单板进行烘烤。单板烘烤条件的选择要求考虑板上所有元器件温度敏感特性。,b、对于不需要再利用的MSD：,直接进行器件的拆卸。,47,