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电子、微电子行业中有关低湿存储技术的主要标准

日期:2020-05-29 18:39
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摘要:
              电子、微电子行业中有关低湿存储技术的主要标准
 
当电子元器件朝着小型化和廉价化方向发展,塑料封装的应用已越来越多,但如果其在存储及加工过程中处于相对高湿的环境,潮湿气体会透过封装材料及元器件的接合面进入到器件的内部,不仅造成内部电路氧化腐蚀短路,同时,当SMD器件吸湿度达到0.1wt%时,随后的组装焊接过程中的高温会使进入IC内部的潮湿气体受热膨胀产生压力,导致元器件产生塑料从芯片或引脚框上的内部分离(脱层)、线捆接损伤、芯片损伤、和不会延伸到元件表面的内部裂纹等。甚至裂纹会延伸到元件的表面,*严重的情况就是元件鼓胀和爆裂,又称为“爆米花”,这将导致返修甚至要废弃该组装件。更为重要的是那些看不见的、潜在的缺陷会溶入到产品中去。增加日后的维修成本,降低产品质量、损害品牌的美誉度

       IC类电子元器件同样会受到潮湿的危害。如印刷电路板吸湿达到0.2wt%时,在随后的装配工序中同样会导致裂纹和分层;继电器的触点受潮氧化,导致接触不佳;硅晶体氧化;其它诸如陶瓷器件、液晶器件、石英器件、光电器件、红外与激光器件、连接线、接插件等等,都会受到潮湿的危害。

       潮湿对电子元器件的危害,已成为一项日益严峻的事情,随着潮湿敏感性元件(MSD, Moisture SensitiveDevice)使用的增加,诸如薄的密间距元件(fine-pitchdevice)和球栅阵列(BGA, ball gridarray),这个问题变得越严重。

为便于更准确及规范的使用、存储MSD,美国电子工业联合会(IPC)和电子元件焊接工程协会(JEDEC)之间共同研究制定和发布了标准IPC-M-109, 潮湿敏感性元件标准和指引手册。

       IPC-M-109统一和修订了两个以前的标准:IPC-SM-786 JEDEC-JESD-22-A112。新的标准包含有许多重要的增补与改动。

       IPC-M-109包括以下七个文件,其中关于潮湿敏感元件防护的文件有:

1IPC/JEDEC J-STD-020塑料集成电路(IC)SMD的潮湿/回流敏感性分类:该文件的作用是帮助制造厂商确定元器件对潮湿的敏感性,并列出了八种潮湿敏感性分级及其车间寿命(floor life)

 

       同时介绍了增重(weight-gain)分析用来确定确定一个估计的车间寿命,而失重(weight-loss)分析用来确定需要用来去掉过多元件潮湿的干燥时间

2IPC/JEDEC J-STD-033潮湿/回流敏感性SMD的处理、包装、装运和使用标准

       该文件提供处理、包装、装运和干燥潮湿敏感性元件的推荐方法。

-- 干燥包装涉及将潮湿敏感性元件与去湿剂、湿度指示卡和潮湿敏感注意标贴一起密封在防潮袋内。标贴含有有关特定温度与湿度范围内的车间寿命、包装体的峰值温(220°C235°C)、开袋之后的暴露时间、关于何时要求烘焙的详细情况、烘焙程序、以及袋的密封日期。见附图

-- 不同封装尺寸及形式的MSD在不同环境下的车间寿命,见附表

-- 推荐的烘焙去湿温度和时间,见附表

 

干燥柜常温去湿:

        由于烘焙温度可能造成元器件引脚氧化或引起过多的金属间增生(intermetallicgrowth)从而降低引脚的可焊接性。因此将元件保存在烘焙温度下的烘箱内除湿并不是适合所有场合的方法。此时可采用下列干燥箱存储常温去湿的方法

       对于潮湿敏感水平为2-4级的防湿包装拆开后的SMD,如暴露在小于或等于30°C/60% RH环境下不超过12小时,将其放入10%RH以下湿度的常温干燥箱中,经过暴露时间X 5倍的除湿保管时间,可以恢复原来的车间寿命。

       对于潮湿敏感水平为5-5a级的防湿包装拆开后的SMD,如暴露在小于或等于30°C/60% RH环境下不超过8小时,将其放入5%RH以下湿度的常温干燥箱中,经过暴露时间X 10倍的除湿保管时间,可以恢复原来的车间寿命。

 

3IPC-9503 IC元件的潮湿敏感性分类

      该文件确定了非IC元件的电子元器件对潮湿的敏感性和防护要求。