1、潮湿敏感器件简介
非密封表面贴装(SMD)在潮湿环境中容易吸收水汽,回流焊接工艺时器件内部吸收水汽在高温条件下汽化膨胀,可能导致器件内部结构分层或损坏等可靠性缺陷。具有该类吸收水汽特征的表面贴装器件定义为潮湿敏感器件(MSD)。
1)MSD的潮湿敏感特性由以下要素决定:
A、器件内部结构:决定器件潮湿敏感等级,包括:封装体材料、厚度和体积。
B、器件外部环境:决定器件内部吸收水汽含量大小,包括:外部环境温度、湿度以及潮湿环境中暴露时间。
C、单板组装工艺:决定器件内部水汽的破坏程度,包括:回流焊接峰值温度等。
2)注意:
1.1、塑料等非密封封装SMD是潮湿敏感控制重点,金属和陶瓷等密封封装SMD不纳入本规范范围。
1.2、本规范定义的回流焊接工艺包括:红外/IR、对流、汽相回流、热风补焊工具以及侵入式波峰焊等。
1.3、潮湿敏感特性明确为MSD高温焊接影响,焊接时封装体表面温度<200℃不在本规范范围。
1.4、J-STD-033C新纳入J-STD-075工艺焊接敏感等级(耐高温及清洗等),考虑操作可行性本规范未纳入。
2、潮湿敏感等级定义
2.1 MSL标准定义
按IPC/JEDECJ-STD-020标准,根据器件吸潮能力不一来定义器件潮湿敏感等级(MSL),具体见下表1:
表1. MSL标准定义
| 潮湿敏感等级(MSL) | 车间寿命(Floor Life) | 标准(暴露)环境条件 |
| 1 | 无限 | ≤30℃/85%RH |
| 2 | 1年 | ≤30℃/60%RH |
| 2a | 4周 | |
| 3 | 168小时 | |
| 4 | 72小时 | |
| 5 | 48小时 | |
| 5a | 24小时 | |
| 6 | 按警告标签规定 |
注意:
2.1.1、公司禁止MSL=6级潮湿敏感器件选用。
2.1.2、同编码下不同厂家MSL可能不一致,PDM中潮敏是跟着器件型号走,非编码,实际生产以物料包装潮敏等级为准。
2.2 MSL分级试验流程
试验开展前必须基于器件封装材料特性拟定MSL,按拟定MSL明确试验浸泡时间和峰值回流焊接温度等条件。如果所有器件样品通过测试,则器件满足拟定MSL要求;如果试验中发现有器件失效,则器件不满足拟定MSL要求,必须降低拟定MSL等级重新试验,详细流程见下图1:
图1. MSL分级试验流程
以上适合供应商MSL新分级或重新认证要求(公司MSL验证同样合适)。
1)试验样品要求:
A、新分级11pcs/MSL等级,重新认证22pcs/MSL等级;
B、样品必须包含非连续2个封装批次。
2)器件失效判据:
A、40X光学显微镜下外部裂纹;
B、电性能测试不通过;
C、内部裂纹贯穿键合线、内外焊盘区;或内部裂纹从外引脚finger延伸内引脚finger、die和paddle区域;或内部裂纹向外延伸超过2/3界面长度;
D、封装体形状变、膨胀或鼓包等目视可见缺陷。
注意:
2.2.1、术语定义:裂纹——发生在封装体某种材料内部;分层——发生在封装体不同材料界面之间。
2.2.2、回流焊接试验前后的器件分层不作为失效的直接判据,详细参考各器件DPA规范(例如IC)。
2.2.3、厂家MSL变更后必须提供重新分级试验数据并发布PCN,库存物料建议厂家直接退库或按变更后MSL重新干燥包装并粘贴标签。
2.3 MSL分级试验浸泡条件
试验前必须确保MSD干燥(125℃@24小时烘烤),具体浸泡条件见表2:
表2、MSL分级试验浸泡(SOAK)时间
| MSL | 标准浸泡条件(MET=24小时) | 加速浸泡条件(MET=24小时) | |||
| eV:0.4-0.48 | eV:0.3-0.39 | 环境条件 | |||
| 浸泡时间 | 环境条件 | 浸泡时间 | 浸泡时间 | ||
| 1 | 168小时+5/-0 | ≤85℃/85%RH | / | N/A | / |
| 2 | 168小时+5/-0 | / | N/A | / | |
| 2a | 696小时+5/-0 | ≤30℃/60%RH | 120小时+1/-0 | 168小时+1/-0 | ≤60℃/60%RH |
| 3 | 192小时+5/-0 | 40小时+1/-0 | 52小时+1/-0 | ||
| 4 | 96小时+2/-0 | 20小时+0.5/-0 | 24小时+0.5/-0 | ||
| 5 | 72小时+2/-0 | 15小时+0.5/-0 | 20小时+0.5/-0 | ||
| 5a | 48小时+2/-0 | 10小时+0.5/-0 | 13小时+0.5/-0 | ||
| 6 | 按警告标签定义 | / |
以上试验默认包含供应商烘烤包装/分销商拆包的最大暴露时间(MET=24小时)。如果MET≠24小时,相应浸泡时间可相应增加或缩短(标准条件MET±1小时对应浸泡时间±1小时;加速条件下MET±5小时对应浸泡时间±1小时)。
激活能eV表明不同封装材料潮气扩散能力,表征加速条件和标准条件之间的等价因子。使用激活能条件浸泡后器件在试验过程中可能存在应力损伤隐患,因此试验前需明确eV条件。如果材料潮气扩散激活能不包含在以上表格,可参考JESD22-A120标准明确。
2.4 MSL分级焊接峰值温度
封装体厚度较薄、体积较小的SMD,在MSL分级时有更高回流焊接温度要求。根据不同SMD封装结构及单板回流焊接组装工艺,回流焊接峰值温度要求见下表3:
表3. MSL分级回流焊接峰值温度
| 工艺类型 | 封装体厚度 | 封装体体积<350mm3 | 封装体体积350-2000mm3 | 封装体体积>2000mm3 |
| 无铅/Pb-free | <1.6mm | 260℃ | 260℃ | 260℃ |
| 1.6-2.5mm | 260℃ | 250℃ | 245℃ | |
| ≥2.5mm | 250℃ | 245℃ | 245℃ | |
| 有铅/SnPb | <2.5mm | 235℃ | 220℃ | |
| ≥2.5mm | 220℃ | 200℃ |
注意:
2.4.1、以上封装体体积不包括器件外部引脚(或端子/焊球等)、内嵌散热片等占用体积。
3、MSD包装要求
3.1 干燥包装要求
MSD干燥包装由防潮包装袋(MBB)、干燥剂包、湿度指示卡(HIC)以及包装袋外部的潮湿敏感标签等组成,具体见图2。
图2. MBB密封包装组成
不同MSL器件的干燥包装有详细区分,具体见表4:
表4. MSD干燥包装要求
| MSL | 包装前烘烤 | MBB+HIC | 干燥剂包 | 潮敏识别标签 | 潮敏警告标签 |
| 1 | 可选 | 可选 | 可选 | 不要求 | 不要求:分级温度220~225℃
必须:分级温度非220~225℃ |
| 2 | 可选 | 必须 | 必须 | 必须 | 必须 |
| 2a-5a | 必须 | 必须 | 必须 | 必须 | 必须 |
| 6 | 可选 | 可选 | 可选 | 必须 | 必须 |
MBB干燥剂包使用数量可通过以下简化公式计算:
其中:U——干燥剂包用量;M——预期仓储寿命(月);WVTR——MBB水汽渗透率(g/m2@24hrs);A——MBB外露表面积(m2);D——10%RH@25℃干燥剂吸水能力(未知情况下可保守取值D=1.4)
注意:
3.1.1、根据JEDEC标准要求,潮敏指示卡色点面不能直接和干燥剂接触放置。(干燥剂对HIC指示精度有影响)。
3.1.2、MBB采用真空密封方式。为避免操作运输过程中损坏,要求MBB采用加热封口方式,同时包装内部不能完全真空(要求一定空气残留,通常:托盘包装/80±5%真空度,卷带包装/45±5%真空度)。
3.1.3、部分非潮湿敏感器件的密封包装需求(如:潮湿环境氧化风险等),建议按MSL=2处理。
3.2 包装前烘烤要求
MSD干燥密封包装前必须烘烤,具体烘烤条件见表5:
表5. MSD干燥包装前烘烤要求
| 封装体厚度 | MSL | 125℃(+10/-0)烘烤时间 | 150℃(+10/-0)烘烤时间 |
| ≤1.4mm | 2 | 7小时 | 3小时 |
| 2a | 8小时 | 4小时 | |
| 3 | 16小时 | 8小时 | |
| 4 | 21小时 | 10小时 | |
| 5 | 24小时 | 12小时 | |
| 5a | 28小时 | 14小时 | |
| >1.4mm
≤2.0mm |
2 | 18小时 | 9小时 |
| 2a | 23小时 | 11小时 | |
| 3 | 43小时 | 21小时 | |
| 4 | 48小时 | 24小时 | |
| 5 | 48小时 | 24小时 | |
| 5a | 48小时 | 24小时 | |
| >2.0mm
≤4.5mm |
2 | 48小时 | 24小时 |
| 2a | 48小时 | 24小时 | |
| 3 | 48小时 | 24小时 | |
| 4 | 48小时 | 24小时 | |
| 5 | 48小时 | 24小时 | |
| 5a | 48小时 | 24小时 |
注意:
3.2.1、以上MSD暴露环境条件<60%RH,且周转过程供应商/分销商MBB累计拆包时间≤24小时。
3.2.2、供应商包装前一处理工序为Molding-cure或Burn-in等,可相应减少烘烤时间或不烘烤。
3.2.3、堆叠封装或内嵌散热片封装对潮气烘烤后扩散有负向影响,包装前烘烤时间可考虑适当增加。
3.2.4、>4.5mm封装体厚度的MSD包装前烘烤条件,可参考J-STD-033标准附录。
3.3 包装材料要求
3.3.1 防潮包装袋(MBB)
MBB要求满足MIL-PRF-81705/ TypeⅠ标准要求,具有一定柔性性和抗机械强度、ESD防护、耐潮气浸入等特点。
MBB水汽渗透率(WVTR)测试方法见ASTM F 1249 标准。40℃环境温度条件下,MBB水汽渗透率要求24小时内:WVTR≤0.031g/m2。
3.3.2 干燥剂材料
干燥剂材料要求满足MIL-D-3464/ TypeⅡ标准,具有无尘、耐腐蚀以及满足规定吸潮能力等特点,其基本使用数量单位为包。
每干燥剂包定义20%@25℃条件下至少2.85g水汽吸收能力,常用干燥剂包见表6。
表6、常用干燥剂包参数
| 干燥剂材料 | 吸潮能力 | 每干燥剂包
重量 |
重复
使用 |
重激活条件 | 重激活
次数 |
| 活性粘土(Activate Clay) | 好 | 33g | 可以 | 125+0/-5℃ @16小时 | ≤10 |
| 硅胶(Silica Gel) | 好 | 28g | 可以 | 125+0/-5℃ @16小时 | ≤10 |
| 分子筛(Molecular Sieve) | 极好 | 32g | 不可以 | / | / |
新鲜或重激活干燥剂包要求存放在供应商原包装容器中,并在容器中放置湿度指示卡(注意不可直接接触干燥剂包),湿度指示卡显示不超过10%RH情况下干燥剂包可直接使用,否则必须进行烘烤后重激活。
重激活需再利用干燥剂包的吸水能力要求达到初始能力80%
(>2.85g*80%水汽吸收)。
3.3.3 湿度指示卡(HIC)
HIC通常由含纤维材料的白色吸水纸+氯化钴溶剂组成,最小重量225g/m2,其外观要求至少包含三个变色指示点,如图3为例,参照JESD-033C,包含5%、10%、60% 三个相对湿度的色彩指示点。
图3. HIC外观要求
从图3中可以看出,对于潮敏等级为2级的器件,如果60%的点不是蓝色,则需要烘烤;对于潮敏等级为2A-5A的器件,如果10%不是蓝色并且5%变成粉红,则需要烘烤。
不同相对湿度条件下,HIC色彩指示点颜色要求见表7:
表7. HIC颜色指示要求
| 指示点 | 2%RH | 5%RH | 10%RH | 55%RH | 60%RH | 65%RH |
| 5% | 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) |
HIC在放入密封MBB前,至少保证10%RH色彩指示点为干燥。
≥60%RH潮湿环境暴露后的HIC不允许重复使用。<60%RH潮湿环境暴露后HIC可重激活后使用,重激活条件为:90℃@3小时烘烤。
注意:
3.3.3.1、潮敏指示卡种类繁多,且可以定制,因此本标准中的潮敏指示卡以JESD-033C中举例的潮敏指示卡来进行说明。
3.3.3.2、为了提升产线对潮敏指示卡的统一化管理和产线工人对器件湿度情况判读,建议产线归一化使用符合JEDEC标准指示卡:含5%,10%和60%的三色点,并变色颜色为蓝变红。
3.3.3.3、基于潮敏卡/干燥剂的特殊要求,要求库房对于采购的潮敏指示卡/干燥剂在每次取用后立即对容器封盖。
3.4 潮湿敏感标签要求
3.4.1 标签外观要求
潮湿敏感识别标签(MSID)和警告标签见图4、图5,要求外观符合JEDEC JEP113标准。
图4. 潮湿敏感识别标签(MSID)
图5. 潮湿敏感警告标签(Caution)
潮湿敏感识别标签(MSID)必须粘贴在MBB最小运输包装外。
潮湿敏感警告标签(Caution)必须粘贴在每个MBB外表面,包含:符合J-STD-020标准定义的MSL、回流焊接峰值温度、车间寿命、包装密封日期等信息。
MBB密封包装的仓储寿命如果超过12个月,潮湿敏感警告标签第1条必须相应更改。
3.4.2 特殊MSL标签要求
非MBB包装6级MSD必须包含潮湿敏感识别和警告标签,且粘贴在运输容器上。
1级MSD分级回流焊接峰值温度为220~225℃,可以不使用任何潮湿敏感标签。
1级MSD分级回流焊接峰值温度为220~225℃,潮敏警告标签第2条必须标注实际回流焊接峰值温度且粘贴在MBB或最小运输包装外;如果包装条码(Bar Code)已包含人工可读的MSL和回流焊接峰值温度等信息,可以不使用潮湿敏感警告标签;
4、存储与暴露要求
4.1 MSD存储要求
2-5a级MSD必须使用密封MBB包装。
密封MBB包装的存储环境条件要求:≤40℃/90%RH。
密封MBB包装的仓储寿命要求:≤2年(从MSD密封日期开始计时)。超存储期MSD在使用前必须进行干燥烘烤处理和引脚/端子/焊球可焊性检测。
4.2 车间寿命降额要求
密封MBB拆封后标准环境条件:≤30℃/60%RH(1级MSD可放宽到≤30℃/85%RH)。标准环境条件下MSD暴露后的车间寿命要求见2.1章表1。
不同地区或生产线温湿度控制可能存在差异,定义表8的车间寿命降额要求:
表8、MSD车间寿命降额要求
| 封装体厚度 | MSL | 环境相对湿度(RH) | 环境
温度 |
|||||||||
| 5% | 10% | 20% | 30% | 40% | 50% | 60% | 70% | 80% | 90% | |||
| ≥3.1mm(见注1)
或BGA≥1mm |
2a | 无限 | 无限 | 94天 | 44天 | 32天 | 26天 | 16天 | 7天 | 5天 | 4天 | 35℃ |
| 无限 | 无限 | 124天 | 60天 | 41天 | 33天 | 28天 | 10天 | 7天 | 6天 | 30℃ | ||
| 无限 | 无限 | 167天 | 78天 | 53天 | 42天 | 36天 | 14天 | 10天 | 8天 | 25℃ | ||
| 无限 | 无限 | 231天 | 103天 | 69天 | 57天 | 47天 | 19天 | 13天 | 10天 | 20℃ | ||
| 3 | 无限 | 无限 | 8天 | 7天 | 6天 | 6天 | 6天 | 4天 | 3天 | 3天 | 35℃ | |
| 无限 | 无限 | 10天 | 9天 | 8天 | 7天 | 7天 | 5天 | 4天 | 4天 | 30℃ | ||
| 无限 | 无限 | 13天 | 11天 | 10天 | 9天 | 9天 | 7天 | 6天 | 5天 | 25℃ | ||
| 无限 | 无限 | 17天 | 14天 | 13天 | 12天 | 12天 | 10天 | 8天 | 7天 | 20℃ | ||
| 4 | 无限 | 3天 | 3天 | 3天 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 1天 | 1天 | 35℃ | |
| 无限 | 5天 | 4天 | 4天 | 4天 | 3天 | 3天 | 3天 | 2天 | 2天 | 30℃ | ||
| 无限 | 6天 | 5天 | 5天 | 5天 | 5天 | 4天 | 3天 | 3天 | 3天 | 25℃ | ||
| 无限 | 8天 | 7天 | 7天 | 7天 | 7天 | 6天 | 5天 | 4天 | 4天 | 20℃ | ||
| 5 | 无限 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 35℃ | |
| 无限 | 4天 | 3天 | 3天 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 1天 | 1天 | 30℃ | ||
| 无限 | 5天 | 5天 | 4天 | 4天 | 3天 | 3天 | 2天 | 2天 | 2天 | 25℃ | ||
| 无限 | 7天 | 7天 | 6天 | 5天 | 5天 | 4天 | 3天 | 3天 | 3天 | 20℃ | ||
| 5a | 无限 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 35℃ | |
| 无限 | 2天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 30℃ | ||
| 无限 | 3天 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 1天 | 1天 | 1天 | 25℃ | ||
| 无限 | 5天 | 4天 | 3天 | 3天 | 3天 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 20℃ |
| 2.1mm~3.1mm(见注2) | 2a | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 58天 | 30天 | 22天 | 3天 | 2天 | 1天 | 35℃ |
| 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 86天 | 39天 | 28天 | 4天 | 3天 | 2天 | 30℃ | ||
| 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 148天 | 51天 | 37天 | 6天 | 4天 | 3天 | 25℃ | ||
| 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 69天 | 49天 | 8天 | 5天 | 4天 | 20℃ | ||
| 3 | 无限 | 无限 | 12天 | 9天 | 7天 | 6天 | 5天 | 2天 | 2天 | 1天 | 35℃ | |
| 无限 | 无限 | 19天 | 12天 | 9天 | 8天 | 7天 | 3天 | 2天 | 2天 | 30℃ | ||
| 无限 | 无限 | 25天 | 15天 | 12天 | 10天 | 9天 | 5天 | 3天 | 3天 | 25℃ | ||
| 无限 | 无限 | 32天 | 19天 | 15天 | 13天 | 12天 | 7天 | 5天 | 4天 | 20℃ | ||
| 4 | 无限 | 5天 | 4天 | 3天 | 3天 | 2天 | 2天 | 1天 | 1天 | 1天 | 35℃ | |
| 无限 | 7天 | 5天 | 4天 | 4天 | 3天 | 3天 | 2天 | 2天 | 1天 | 30℃ | ||
| 无限 | 9天 | 7天 | 5天 | 5天 | 4天 | 4天 | 3天 | 2天 | 2天 | 25℃ | ||
| 无限 | 11天 | 9天 | 7天 | 6天 | 6天 | 5天 | 4天 | 3天 | 3天 | 20℃ | ||
| 5 | 无限 | 3天 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 35℃ | |
| 无限 | 4天 | 3天 | 3天 | 2天 | 2天 | 2天 | 1天 | 1天 | 1天 | 30℃ | ||
| 无限 | 5天 | 4天 | 3天 | 3天 | 3天 | 3天 | 2天 | 1天 | 1天 | 25℃ | ||
| 无限 | 6天 | 5天 | 5天 | 4天 | 4天 | 4天 | 3天 | 3天 | 2天 | 20℃ | ||
| 5a | 无限 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 半天 | 半天 | 35℃ | |
| 无限 | 2天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 半天 | 半天 | 30℃ | ||
| 无限 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 1天 | 1天 | 1天 | 25℃ | ||
| 无限 | 3天 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 1天 | 20℃ |
| <2.1mm或
BGA<1mm(见注3) |
2a | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 17天 | 1天 | 半天 | 半天 | 35℃ |
| 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 28天 | 1天 | 1天 | 1天 | 30℃ | ||
| 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 2天 | 1天 | 1天 | 25℃ | ||
| 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 2天 | 2天 | 1天 | 20℃ | ||
| 3 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 8天 | 5天 | 1天 | 半天 | 半天 | 35℃ | |
| 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 11天 | 7天 | 1天 | 1天 | 1天 | 30℃ | ||
| 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 14天 | 10天 | 2天 | 1天 | 1天 | 25℃ | ||
| 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 无限 | 20天 | 13天 | 2天 | 2天 | 1天 | 20℃ | ||
| 4 | 无限 | 无限 | 无限 | 7天 | 4天 | 3天 | 2天 | 1天 | 半天 | 半天 | 35℃ | |
| 无限 | 无限 | 无限 | 9天 | 5天 | 4天 | 3天 | 1天 | 1天 | 1天 | 30℃ | ||
| 无限 | 无限 | 无限 | 12天 | 7天 | 5天 | 4天 | 2天 | 1天 | 1天 | 25℃ | ||
| 无限 | 无限 | 无限 | 17天 | 9天 | 7天 | 6天 | 2天 | 2天 | 1天 | 20℃ | ||
| 5 | 无限 | 无限 | 7天 | 3天 | 2天 | 2天 | 1天 | 1天 | 半天 | 半天 | 35℃ | |
| 无限 | 无限 | 13天 | 5天 | 3天 | 2天 | 2天 | 1天 | 1天 | 1天 | 30℃ | ||
| 无限 | 无限 | 18天 | 6天 | 4天 | 3天 | 3天 | 2天 | 1天 | 1天 | 25℃ | ||
| 无限 | 无限 | 26天 | 8天 | 6天 | 5天 | 4天 | 2天 | 2天 | 1天 | 20℃ | ||
| 5a | 无限 | 7天 | 2天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 半天 | 半天 | 35℃ | |
| 无限 | 10天 | 3天 | 2天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 1天 | 半天 | 30℃ | ||
| 无限 | 13天 | 5天 | 3天 | 2天 | 2天 | 2天 | 1天 | 1天 | 1天 | 25℃ | ||
| 无限 | 18天 | 6天 | 4天 | 3天 | 2天 | 2天 | 2天 | 2天 | 1天 | 20℃ |
注意:
4.2.1、封装体厚度≥3.1mm,包括:>84 Pin的PQFP、正方形PLCC以及所有MQFP封装;
4.2.2、封装体厚度2.1-3.1mm,包括:长方形PLCC、≥18 Pin的SOIC、≤80 Pin的PQFP封装;
4.2.3、封装体厚度≤2.1mm,包括:<18 Pin的SOIC、所有TQFP、TSOP封装。
4.2.4、对于器件拆封后存储条件,如和其他管理标准有不同(如ESD管理规范中的相对湿度要求),则取交集作为最终的管理标准。
4.3 暴露后MSD干燥要求
MSD密封MBB拆封后暴露在潮湿环境,将启动车间寿命和仓储寿命倒计时,通过表9措施可进行初始车间寿命恢复/暂停或仓储寿命恢复。
表9、车间/仓储寿命恢复或暂停要求
| MSL | 暴露环境条件 | 暴露时间 | 干燥箱存放 | 高/低温
烘烤 |
初始
车间寿命 |
恢复
仓储寿命 |
| 2-5a | ≤40℃/85%RH | 任何时间 | / | 见下表10 | 恢复 | MBB包装 |
| 2-5a | ≤30℃/60%RH | >车间寿命 | / | 见下表10 | 恢复 | MBB包装 |
| 2,2a,3 | ≤30℃/60%RH | >12小时 | / | 见下表10 | 恢复 | MBB包装 |
| ≤12小时 | 5X暴露时间(≤10%RH) | / | 恢复 | / | ||
| <车间寿命 | 任何时间(≤10%RH) | / | 暂停 | / | ||
| 4,5,5a | ≤30℃/60%RH | >8小时 | / | 见下表10 | 恢复 | MBB包装 |
| ≤8小时 | 10X暴露时间(≤5%RH) | / | 恢复 | / |
4.3.1 短期暴露MSD——干燥箱存放
干燥箱通过在25±5℃温度下,吹干空气或者氮气来保持低的湿度,干燥箱必须有能力保持1小时内的常规操作下的湿度。
MSD在≤30℃/60%RH标准环境中暴露时间较短,可使用干燥箱存放或活性干燥剂MBB密封包装的干燥处理方法,具体要求如下:
A)2、2a、3级MSD:如果潮湿暴露时间不超过12小时,可通过5倍已暴露时间的干燥箱存放或MBB活性干燥剂密封恢复定义车间寿命;如果潮湿暴露时间超过已定义车间寿命,可通过干燥箱存放停止车间寿命倒计时,具体见表9。
B)4、5、5a级MSD:如果潮湿暴露时间不超过8小时,通过10倍已暴露时间的干燥箱存放恢复定义车间寿命,具体见表9。
4.3.2 长期暴露MSD——高/低温烘烤
2级以上MSD,若出现以下情况器件必须烘烤:
A、包装拆封后超过车间寿命或存放条件不满足4.3.1要求;
B、密封MBB包装仓储寿命过期(见潮湿敏感警告标签上密封日期及存储条件);
C、湿度指示卡显示MBB内湿度已达到或超过需烘烤10%RH上限;
D、存储、运输器过程中MBB破损/漏气等。
烘烤原则上采用厂家MBB包装上潮湿敏感警告标签规定的条件进行。对于厂家没有提供相应要求MSD,推荐高温125℃烘烤。如果烘烤条件不满足,可降低烘烤温度条件。
不同温度条件下的MSD烘烤时间见下表10:
表10、潮湿环境暴露后MSD烘烤时间
| 封装体厚度 | MSL | 125℃烘烤(+10/-0℃) | 90℃烘烤(+8/-0℃,≤5% RH) | 40℃烘烤(+5/-0℃,≤5%RH) | |||
| 超过车间寿命
>72小时 |
超过车间寿命
≤72小时 |
超过车间寿命
>72小时 |
超过车间寿命
≤72小时 |
超过车间寿命
>72小时 |
超过车间寿命
≤72小时 |
||
| ≤1.4mm
|
2 | 5小时 | 3小时 | 17小时 | 11小时 | 8天 | 5天 |
| 2a | 7小时 | 5小时 | 23小时 | 13小时 | 9天 | 7天 | |
| 3 | 9小时 | 7小时 | 33小时 | 23小时 | 13天 | 9天 | |
| 4 | 11小时 | 7小时 | 37小时 | 23小时 | 15天 | 9天 | |
| 5 | 12小时 | 7小时 | 41小时 | 24小时 | 17天 | 10天 | |
| 5a | 16小时 | 10小时 | 54小时 | 24小时 | 22天 | 10天 | |
| >1.4mm
≤2.0mm |
2 | 18小时 | 15小时 | 63小时 | 2天 | 25天 | 20天 |
| 2a | 21小时 | 16小时 | 3天 | 2天 | 29天 | 22天 | |
| 3 | 27小时 | 17小时 | 4天 | 2天 | 37天 | 23天 | |
| 4 | 34小时 | 20小时 | 5天 | 3天 | 47天 | 28天 | |
| 5 | 40小时 | 25小时 | 6天 | 4天 | 57天 | 35天 | |
| 5a | 48小时 | 40小时 | 8天 | 6天 | 79天 | 56天 | |
| >2.0mm
≤4.5mm |
2 | 48小时 | 48小时 | 10天 | 7天 | 79天 | 67天 |
| 2a | 48小时 | 48小时 | 10天 | 7天 | 79天 | 67天 | |
| 3 | 48小时 | 48小时 | 10天 | 8天 | 79天 | 67天 | |
| 4 | 48小时 | 48小时 | 10天 | 10天 | 79天 | 67天 | |
| 5 | 48小时 | 48小时 | 10天 | 10天 | 79天 | 67天 | |
| 5a | 48小时 | 48小时 | 10天 | 10天 | 79天 | 67天 | |
| >17*17BGA或堆叠封装 | 2-5a | 96小时 | 根据封装厚度 | / | 根据封装厚度 | / | 根据封装厚度 |
烘烤后MSD的车间寿命恢复,同时使用MBB活性干燥剂包密封也可恢复仓储寿命。
5、操作与使用事项
5.1 MSD拆封要求
对于≥2级MSD,拆封时首先查看密封MBB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10%RH上限,需根据4.3.2节表10的条件烘烤后再进行回流焊接,否则可直接进行回流焊接。
注意:
5.1.1、MSL=1级器件包装内可能不含HIC,不能确认是否>85%RH情况下按2级MSD处理。
5.1.2、HIC色彩指示点变色与包装内放置位置有关,需重点关注包装破损但HIC未正常指示情况。
5.1.3、HIC色彩指示点变色的对应处理措施(干燥状态下HIC色彩指示点为蓝色)。
A)5%,10%,60%RH全蓝,则器件干燥,不需要处理;
B)5%粉红,10%紫罗兰,60%蓝色,2a-5a级MSD需烘烤后再使用或干燥剂密封包装,2级不需要;
C)5%RH、10%RH、60%RH均为粉红色,2-5a所有MSD需烘烤后再使用或干燥剂密封包装。
5.1.4、为了避免干燥剂和指示卡重复使用过程中操作等不规范带来的风险,建议产线指示卡和干燥剂不重复使用。
5.2 剩余MSD要求
为减少MSD烘烤次数,MBB包装拆封后未用完且车间寿命≠0的MSD,应立即放入正运行干燥箱中或替换活性干燥剂后重新MBB密封。
注意:
5.2.1、根据生产实际情况,MSL≤3器件在仓储1.5天用量条件下的封存时间可适当放宽,一个班次封存一次。MSL≥4级器件需严格按规范要求执行。
5.2.2、干燥箱要求维持≤5%RH能力,≤10%RH维持能力的干燥箱只能处理MSL≤3级的器件。
5.3 MSD烘烤要求
MSD暴露时间>车间寿命,回流焊接前必须按4.3.2节表10的条件烘烤。125℃高温烘烤条件下需确认器件载体(托盘式、管式、卷式)是否具有“耐高温”能力(某些供应商会包装上标明“HEATPROOF”字样),否则需替换高温载体或采用低温(90℃或40℃)条件烘烤。
注意:
5.3.1、以上载体替换过程中需采取静电防护措施,避免器件ESD损伤。
5.3.2、>15分钟以上的烘烤中断时间必须从实际烘烤时间中扣除。
5.3.2、>90℃以上高温可能导致器件引脚氧化等可靠性风险,其累计烘烤时间要求≤96小时。
5.4 MSD贴片要求
双面回流焊接工艺单板,设计时应充分考虑MSD布局在第二次回流焊接表面原则,并保证单板上所有MSD暴露时间在第二次回流焊接前不超过规定车间寿命要求。
贴片后MSD如采用波峰焊接,需确认器件封装体温度是否<200℃,否则也必须保证MSD暴露时间不超过规定车间寿命要求。
5.5 MSD回流焊接要求
MSD在进行回流焊接时,必须严格控制温度的变化速率:要求升温速率≤3℃/秒,降温速率≤6℃/秒;同时严格控制峰值焊接温度与高温持续时间(根据MSD厂家要求),保证所有MSD满足其规格要求。
MSD回流焊接的最大次数要求:≤3次。
5.6 MSD拆卸与返修要求
有再利用需求MSD:如果采用局部加热返修方式,当返修MSD封装本体温度<200℃可直接拆卸器件;当返修MSD封装体温度≥200℃时,拆卸前需单板烘烤。
无再利用MSD,可直接器件拆卸。
以上返修过程需尽量减小加热对单板周边器件(包括但不限于MSD)的影响。
注意:
5.6.1、PCBA上MSD返修需考虑单板所有器件温度敏感特性,建议选取90℃及以下烘烤条件。
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