SMT潮湿敏感元件详解
MSD_湿敏元件
部分SMD封装的元件容易吸收空气中的湿气，在经过高
温回流焊后容易产生一些质量问题，我们称这些元件为“湿度
敏感元件”。这些元件通常包括以下形式：
PLCC，SOJ，QFP，BGA，LCC，PGA，CSP等等。
3
为什么要严格控制湿敏元件
•使塑料封装分层 •元件内部爆裂 •Bond损坏，接线折断，Bond抬高，内模抬高，薄膜裂开等等 •特别严重时会造成元件外部裂开，这就是常说的“爆米花”现象
• Caution（警告标签）:
“Caution” 警告标签应该贴在MBB包装袋外。
5
标识 MOISTURE-SENSITIVE DEVICE
级别
可以使用时间
使用环境 拆封后的保存环境 不符合第三项标准
湿度指示卡超过标准 烘烤的方法及环境
真空封装时间
6
从湿敏警示标志上,可以得到以下信息:
1. 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。 2. 元件本体允许承受的最高温度 3. 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. 4. 烘烤的条件 5. 在打开湿敏元件的包装袋时，马上检查湿敏指示卡(HIC)，当 HIC >10%时,需要烘烤. 6. 不满足第3条时.
• 如果元件需重新使用，建议在使用前先进行烘烤，必须在它的使用寿命以 内使用。
25
湿敏元件控制
失效时间的计算
为了方便控制，在取出湿敏元件使用时必须预先计算出其失效时间，其公式 如下：
失效用寿命为24小时，2002-7-4 14:00 保干器中取出使用时在湿敏元件控制表中 “hours”为5小时，请计算出失效时间。
SMD温湿度敏感元件作业、运输、储存、包装标准
SMD温湿度敏感元件作业，运输，储存，包装标准SMD零件的出现直接带来了新的挑战，而这些挑战的重心又在于包装的品质和可靠性。
本文讲述了floor life 在作业，包装，运输，的等级标准。
J-STD-020说明了湿敏元件级别，JEP113说明了标签要求周围环境中的湿气会通过包装材料渗透到包装内部，并在不同材料的表面聚结。
在组装工艺中，SMD元件贴装在PCB上时会经历超过200℃，在焊接时，湿气的膨胀会造成一些列的焊接品质问题。
2.目的本文旨在为使用，运输，存储，包装SMD湿敏元件提供标准。
通过本文内的方法，可以避免零件受潮和零件在过IR后可靠性下降。
通过本文的各个程序，可以达到无害回焊。
热烘可以使SMD零件得到长达12个月的包装存储寿命。
3.范围3.1 包装3.1.1 本标准适用于PCBA中无需密封SMD零件的作业，其中包括聚合分子材料和塑胶材料3.1.2 密封包装大零件无湿气风险，不必作防潮3.2 组装制程3.2.1本标准适用于PCBA IR，VPR等制程，不适用于波峰焊3.2.2 本标准亦适用于受潮零件的烘烤或重工3.2.3 本标准不适用于不过回焊炉的零件3.3 可靠性3.3.1 内容描述中的方法可以保证PCBA的成品可靠性是可评估的（标准J-STD-020 和JESD22-A113）3.3.2 本文不对焊接可靠性作评述4.涉及文件4.1 EIA JEDECEIA-541 静电放电敏感元件包装要求EIA-583 湿气敏感元件包装要求EIA-625 静电放电敏感设备操作要求JEP-113 湿气敏感设备标识JESD22-A113 不气密包装可靠性测试条件要求4.2 防护部分MIL-B-131 阻湿材料（隔绝湿气,不透气的）-MIL-B-81705 透气的，无静电的，可加热处理的MIL-D-3464 活性干燥剂，MIL-I8835 指示，湿度卡5.定义活性干燥剂：全新干燥剂或是经过依照推荐标准进行烘烤恢复原始规格的干燥剂6.包装6.1 包装要求详见下表1湿敏级别烘干元件防潮袋干燥剂湿敏级别标签警告贴纸1 随意随意随意随意220℃时不必标示，235℃时必需标示2 随意必需必需必需必需2a-5a 必需必需必需必需必需6 随意随意随意必需必需6.2 零件包装前的烘烤6.2.1 湿敏级别在2a到5a之间的零件在做防潮包装之前必须要做烘烤处理。
MSD应知应会基础知识
1、什么是潮湿敏感元件：部分SMD封装的元件容易吸收空气中的湿气，在经过高温回流焊后容易产生一些质量问题，我们称这些元件为“湿度敏感元件”（moisture-sensitive devices），简称MSD。
2、为什么要严格控制湿敏元件当吸收过量湿气的湿敏元件通过回流焊时，SMD会接触到超过200°C的高温，高温焊接时，元件中的水分迅速膨胀，会使SMD内部断裂和分层，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。
3、怎么识别湿敏元件？所有湿敏元件都应封装在防潮的包装袋中,且包装袋上必须有湿敏警示标志（雨点警示标志）和湿敏元件标签，标签上有雨点警示标志、湿敏元件级别标志、真空封装时间等。
4、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.5、湿敏元件的级别：敏感等级有效开封时间时间条件1 不限在温度≤30℃/85% 湿度（RH）的条件下2 1年在温度≤30℃/60% 湿度（RH）的条件下2a 4周在温度≤30℃/60% 湿度（RH）的条件下3 168小时在温度≤30℃/60% 湿度（RH）的条件下4 72小时在温度≤30℃/60% 湿度（RH）的条件下5 48小时在温度≤30℃/60% 湿度（RH）的条件下5a 24小时在温度≤30℃/60% 湿度（RH）的条件下6 即用即烘在温度≤30℃/60% 湿度（RH）的条件下不论哪个等级的器件（Level 6 除外），其保存期不能少于12 个月，外部存储环境为＜30℃/90%RH。
6、湿敏元件的干燥封装？干燥包装是在湿敏元件存储和运输过程中的一种保存方法，它包括防湿包装袋（MBBs）、预印警告标签、干燥剂、湿度指示卡（HIC ）。
湿敏器件知识普及(1)
湿度敏感器件知识普及1、术语和定义MSD （Moisture Sensitive Device ）：潮湿敏感器件。
指非气密性封装的表面安装器件。
MSL （Moisture Sensitive Level ）：潮湿敏感等级。
指MSD 对潮湿环境的敏感程度。
MBB （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湿气屏蔽包装袋中的最短时间车间寿命（Floor Life ）：指湿度敏感器件从湿度屏蔽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。
曝露时间（MET ）：烘烤完成至烤箱取出，到器件到达回流焊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。
2、湿度敏感器件的标识3、湿度敏感器件包装组成： ⏹ 防潮袋 ⏹ 干燥剂 ⏹ 湿度指示卡⏹ 料盘（tray 盘或编带）4、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。
常用干燥剂材料参数： 干燥剂材料吸潮能力 重激活条件 单位用量（Unit ） 干燥剂能否重复使用 活性粘土（Activate Clay ）好 118℃ 33g 可以 硅胶（Silica Gel ） 好 118℃ 28g 可以 分子筛（Molecular Sieve ）极好＞500℃32g不可以5、常见的湿度指示卡（HIC ）不同湿度对应于不同颜色。
防潮袋干燥剂HIC 湿度指示卡 泡沫料盘2%RH 5%RH 10%RH 55%RH 60%RH 65%RH5%蓝色（干）淡紫色粉红色（湿） 粉红色（湿） 粉红色（湿） 粉红色（湿） 10% 蓝色（干） 蓝色（干）淡紫色粉红色（湿） 粉红色（湿） 粉红色（湿） 60% 蓝色（干） 蓝色（干） 蓝色（干）蓝色（干）淡紫色粉红色（湿）注：以上为BLUE(蓝色)-DRY （干燥） PINK （粉红色）-WET （潮湿）另有部分湿敏卡为 BROWM(棕色)- DRY （干燥） BLUE/AZURE （蓝色）- WET （潮湿） 对于使用的哪种湿度指示卡可根据指示卡上标注判定，如下指示卡标识：显示值应小于20%（棕色），如>30%(蓝色)表示IC 已吸湿气。
SMT-湿度敏感器件的等级划分、标识、处理和储存、包装及其使用要求
湿度敏感器件的等级划分、标识、处理和储存、包装及其使用要求一、本课程的对象所有与物料检测、处理和储存、包装、运输及其使用过程相关的人员。
二、目的通过对不同湿度等级的器件采用标准化的处理、包装、运输、储存和使用方法，避免由于吸湿造成在焊接过程中的元器件损坏，从而降低由此造成的产品不良率，提高产品的可靠性。
三、参照标准9JEDEC JEP113-B (Symbol and Labels for Moisture-Sensitive Devices)9IPC/JEDEC J-STD-020A (Moisture/Reflow Sensitivity Classification for NonhermeticState Surface Mount Devices）9IPC/JEDEC J-STD-020B (…)9IPC/JEDEC J-STD-033A (Handling, Packing,Shipping and Use of Moisture/ReflowSensitive Surface Mount Devices)为什么会出现MSD问题(见附件)四、术语和定义3Active Desiccant（活性干燥剂）:新鲜的干燥剂，或者根据商家的推荐进行过特定烘烤处理的干燥剂。
3Bar Code Label(条形码标签)：由商家提供的一种标签。
主要包括以下产品信息：part number(器件编码), quantity（数量）, lot information（批次）, supplier identification（供应商标识）,moisture-sensitivity level（湿度敏感等级）。
3Bulk Reflow：对许多器件同时进行回流焊接，焊接工艺包括IR(infrared), convection/IR, convection, VPR(vapor phase reflow)。
3Carrier:直接用来盛放器件的容器，如：Tray(托盘)，Tube(管)，Tape and Reel(卷带)。
元器件潮湿敏感度等级(对J-STD-033B.1的解读)
Copyright @2005 FPI inc, all right
MSD控制的必要性
技术的进步加深MSD问题 问题 技术的进步加深 面阵列封装器件(如：BGA ,CSP)使用数量的不断增加。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，这延 长了器件的曝露时间。 贴装无铅化。无铅合金的回流峰值温度更高，它可能使MSD的湿度 敏感性至少下降1或2个等级。
图例
Copyright @2005 FPI inc, all right
MSD降额
环境温度和器件厚度影响Floor life
Copyright @2005 FPI inc, all right
MSD降额
Copyright @2005 FPI inc, all right
MSD降额
Copyright @2005 FPI inc, all right
J-STD-033: MSD的处理、包装、运输。 J-STD-020: MSL分类标准。 JEP113: MSD标签说明。
Copyright @2005 FPI inc, all right
MSD危害原理
回流焊
在回流区，整个器件要在183度以上60-150s左右，最高温度在220235度（SnPb共晶）。
Copyright @2005 FPI inc, all right
MSD再干燥
6. 烘烤时务必控制好温度和时间。 如果温度过高，或时间过长，很容易 使器件氧化，或着在器件内部接连处 产生金属间化合物，从而影响器件的 焊接性。除非有特殊说明，否则器件 在90℃-125℃条件下烘烤的累计时 间不超过96小时。 7. 烘烤期间一定要作好烘烤记录，以便控制好烘烤时间。
Copyright @2005 FPI inc, all right
潮湿敏感元件
潮濕敏感元件本文介紹，應該清楚地認識到元件對潮濕的敏感性是一個複雜的主題。
潮濕敏感性元件的主題是相當麻煩但很重要的- 並且經常被誤解的。
由於潮濕敏感性元件使用的增加，諸如薄的密間距元件(fine-pitch device)和球柵陣列(BGA, ball grid array)，使得對這個失效機制的關注也增加了。
當元件暴露在回流焊接期間升高的溫度環境下，陷於塑膠的表面貼裝元件(SMD, surface mount device)內部的潮濕會産生足夠的蒸汽壓力損傷或毀壞元件。
常見的失效模式包括塑膠從晶片或引腳框上的內部分離(脫層)、線捆接損傷、晶片損傷、和不會延伸到元件表面的內部裂紋等。
在一一些極端的情況中，裂紋會延伸到元件的表面；最嚴重的情況就是元件鼓脹和爆裂(叫做“爆米花”效益)。
IPC - 美國電子工業聯合會制訂和發佈了IPC-M-109, 潮濕敏感性元件標準和指引手冊。
它包括以下七個文件：∙IPC/JEDEC J-STD-020 塑膠積體電路(IC)SMD的潮濕/回流敏感性分類∙IPC/JEDEC J-STD-033 潮濕/回流敏感性SMD的處理、包裝、裝運和使用標準∙IPC/JEDEC J-STD-035 非氣密性封裝元件的聲學顯微鏡檢查方法∙IPC-9501 用於評估電子元件(預處理的IC元件)的印刷線路板(PWB, printed wiring board)的裝配工藝過程的類比方法∙IPC-9502 電子元件的PWB裝配焊接工藝指南∙IPC-9503 非IC元件的潮濕敏感性分類∙IPC-9504 評估非IC元件(預處理的非IC元件)的裝配工藝過程類比方法原來的潮濕敏感性元件的文件，IPC-SM-786, 潮濕/回流敏感性IC的檢定與處理程式，不再使用了。
IPC/JEDEC J-STD-020 定義了潮濕敏感性元件，即由潮濕可透材料諸如塑膠所製造的非氣密性包裝的分類程式。
該程式包括暴露在回流焊接溫度接著詳細的視覺檢查、掃描聲學顯微圖像、截面和電氣測詴等。
常见潮湿敏感性元件汇总
潮湿敏感性元件MSD即潮湿感性元件三个英文单词的缩写(moisture-sensitive device)潮湿敏感性元件即由潮湿可透材料诸如塑料所制造的非气密性包装的元件,包括密间距元件(fine –pitch device)如IC和球栅阵列(ball grid array )如BGA.当这些元件暴露在回流焊接期间升高的温度环境下陷于塑料的表面巾装元件(SMD ,surface mount device)内部的潮湿会产生足够的蒸汽压力损伤或裂纹等在一些极端的情况下裂纹会延伸到元件的表面最严重的情况就是元件鼓胀和爆裂所以对敏感潮湿性元件的处理变得十分重要.常用的处理方法如下:干燥储存通常将从贴片机上取下的部分拖盘和卷盘储存在一个干燥环境，直到再次使用。
这种储存必须由一个干燥室或有干燥剂的重新密封的干燥袋组成。
许多装配制造商认为零件处于干燥储存时暴露的时间即终止。
事实上，一旦零件已经暴露一定时间(超过一小时)，吸收的潮气将保留在包装内，向中央界面扩散，可能产生危害。
因为这个原因，标准上没有说要停止暴露时间的计时。
最近的发现清楚地表明，对于高潮湿敏感的元件(级别4-5a)，干燥储存的时间与生产暴露之前是同样重要的。
从一篇有关主题的论文1引证的一个例子说明，分类为5级(通常48小时生产寿命)的PLCC在只暴露16小时之后接着干燥储存70小时实际上仍然超过关键的潮湿水平。
不管怎样，将元件放入干燥储存还是一个好方法。
越干燥的环境将减慢潮气吸收的过程，如果零件留在干燥环境足够的时间，过程将反过来，零件将开始重新干燥。
还有，如果暴露时间有限，夹带的潮气将在相对短的时间里去掉。
IPC/JEDEC标准规定对于暴露时间少于8小时的零件在干燥环境持续5倍的时间，可以将暴露时间重置为零。
再一次，真正的问题是要给生产操作员提供一个可行的工作程序。
备料刚好的数量利用最短暴露时间的原则，一些装配制造商已经采用少量发放MSD的方法，准备的数量刚好够八小时装配的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
潮濕敏感元件
本文介紹，應該清楚地認識到元件對潮濕的敏感性是一個複雜的主題。
潮濕敏感性元件的主題是相當麻煩但很重要的- 並且經常被誤解的。
由於潮濕敏感性元件使用的增加，諸如薄的密間距元件(fine-pitch device)和球柵陣列(BGA, ball grid array)，使得對這個失效機制的關注也增加了。
當元件暴露在回流焊接期間升高的溫度環境下，陷於塑膠的表面貼裝元件(SMD, surface mount device)內部的潮濕會産生足夠的蒸汽壓力損傷或毀壞元件。
常見的失效模式包括塑膠從晶片或引腳框上的內部分離(脫層)、線捆接損傷、晶片損傷、和不會延伸到元件表面的內部裂紋等。
在一一些極端的情況中，裂紋會延伸到元件的表面；最嚴重的情況就是元件鼓脹和爆裂(叫做“爆米花”效益)。
IPC - 美國電子工業聯合會制訂和發佈了IPC-M-109, 潮濕敏感性元件標準和指引手冊。
它包括以下七個文件：
·IPC/JEDEC J-STD-020 塑膠積體電路(IC)SMD的潮濕/回流敏感性分類
·IPC/JEDEC J-STD-033 潮濕/回流敏感性SMD的處理、包裝、裝運和使用標準
·IPC/JEDEC J-STD-035 非氣密性封裝元件的聲學顯微鏡檢查方法
·IPC-9501 用於評估電子元件(預處理的IC元件)的印刷線路板(PWB, printed wiring board)的裝配工藝過程的類比方法
·IPC-9502 電子元件的PWB裝配焊接工藝指南
·IPC-9503 非IC元件的潮濕敏感性分類
·IPC-9504 評估非IC元件(預處理的非IC元件)的裝配工藝過程類比方法
原來的潮濕敏感性元件的文件，IPC-SM-786, 潮濕/回流敏感性IC的檢定與處理程式，不再使用了。
IPC/JEDEC J-STD-020 定義了潮濕敏感性元件，即由潮濕可透材料諸如塑膠所製造的非氣密性包裝的分類程式。
該程式包括暴露在回流焊接溫度接著詳細的視覺檢查、掃描聲學顯微圖像、截面和電氣測詴等。
測詴結果是基於元件的體溫，因爲塑膠模是主要的關注。
`標準的回流溫度是220°C+5°C/-0°C，但是回流詴驗發現，當這個溫度設定爲大量元件的電路板的時候，小量元件可達到235°C。
如果可能出現更高的溫度，比如可能出現小量與大量元件的情況，那麽推薦用235°C的回流溫度來作評估。
可使用對流爲主、紅外爲主或汽相回流設備，只要它可達到按照J-STD-020 的所希望的回流溫度曲線。
下面列出了八種潮濕分級和車間壽命(floor life)。
有關保溫時間標準的詳情，請參閱J-STD-020。
· 1 級- 小於或等於30°C/85% RH 無限車間壽命
· 2 級- 小於或等於30°C/60% RH 一年車間壽命
·2a 級- 小於或等於30°C/60% RH 四周車間壽命
· 3 級- 小於或等於30°C/60% RH 168小時車間壽命
· 4 級- 小於或等於30°C/60% RH 72小時車間壽命
· 5 級- 小於或等於30°C/60% RH 48小時車間壽命
·5a 級- 小於或等於30°C/60% RH 24小時車間壽命
· 6 級- 小於或等於30°C/60% RH 72小時車間壽命(對於6級，元件使用之前必須經過烘焙，並且必須在潮濕敏感注意標貼上所規定的時間限定內回流。
)
增重(weight-gain)分析(參閱J-STD-020)確定一個估計的車間壽命，而失重(weight-loss)分析確定需要用來去掉過多元件潮濕的烘焙時間。
J-STD-033提供有關烘焙溫度與時間的詳細資料。
IPC/JEDEC J-STD-033提供處理、包裝、裝運和烘焙潮濕敏感性元件的推薦方法。
重點是在包裝和防止潮濕吸收上面- 烘焙或去濕應該是過多暴露發生之後使用的最終辦法。
乾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範圍內的貨架壽命、包裝體的峰值溫度(220°C或235°C)、開袋之後的暴露時間、關於何時要求烘焙的詳細情況、烘焙程式、以及袋的密封日期。
1 級。
裝袋之前乾燥是可選的，裝袋與去濕劑是可選的、標貼是不要求的，除非元件分類到235°C的回流溫度。
2 級。
裝袋之前乾燥是可選的，裝袋與去濕劑是要求的、標貼是要求的。
2a ~ 5a 級。
裝袋之前乾燥是要求的，裝袋與去濕劑是要求的、標貼是要求的。
6 級。
裝袋之前乾燥是可選的，裝袋與去濕劑是可選的、標貼是要求的。
元件乾燥使用去濕或烘焙兩種方法之一。
室溫去濕，可用於那些暴露在30°C/85% RH 條件下少於8小時的元件，使用標準的乾燥包裝方法或者一個可以維持25°C±5°C、濕度低於10%RH的乾燥箱。
烘焙比許多人所瞭解的要更複雜一點。
對基於級別和包裝厚度的乾燥前與後的包裝，有一些烘焙的推薦方法。
預烘焙用於乾燥包裝的元件準備，而後烘焙用於在車間壽命過後重新恢復元件。
請查閱並跟隨J-STD-033中推薦的烘焙時間/溫度。
烘焙溫度可能通過氧化引腳或引起過多的金屬間增生(intermetallic growth)而降低引腳的可焊接性。
不要將元件存儲在烘焙溫度下的爐子內。
記住，高溫託盤可以在125°C之下烘焙，而低溫託盤不能高於40°C。
IPC的乾燥包裝之前的預烘焙推薦是：
包裝厚度小於或等於1.4mm：對於2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間範圍8~28小時，或150°C烘焙4~14小時。
包裝厚度小於或等於2.0mm：對於2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間範圍23~48小時，或150°C烘焙11~24小時。
包裝厚度小於或等於4.0mm：對於2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間範圍48小時，或150°C烘焙24小時。
IPC的車間壽命過期之後的後烘焙推薦是：
包裝厚度小於或等於1.4mm：對於2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間範圍4~14小時，或40°C烘焙5~9天。
包裝厚度小於或等於2.0mm：對於2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間範圍18~48小時，或40°C烘焙21~68天。
包裝厚度小於或等於4.0mm：對於2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間範圍48小時，或40°C烘焙67或68天。
通過瞭解IPC-M-109，潮濕敏感性元件標準與指引手冊，可避免有關潮濕敏感性的問題。