集成電路器件的防潮貯存和防靜電操作

梁瑩

（中國電子科技集團(tuán)公司第三十四研究所，廣西 桂林 541004）

1 概述

隨著高密度、高度集成化的集成電路(IC)的應(yīng)用愈來愈廣泛，隨之而來的是對它們貯存和接觸操作的要求越來越高，這些集成電路易受潮濕和靜電的危害，認(rèn)識這些危害并正確的貯存和接觸操作它們是很有必要的。

2 潮濕和靜電對集成電路的危害

2.1 受潮集成電路的失效原因和表現(xiàn)

當(dāng)集成電路朝著高度集成化和廉價(jià)化方向發(fā)展，塑料封裝就成為了一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)做法。來自潮濕空氣中的濕氣通過擴(kuò)散作用滲入到塑料封裝材料內(nèi)部，造成內(nèi)部電路氧化腐蝕短路，導(dǎo)致器件失效。在回流焊接（SMT）的高溫(>2200C)環(huán)境時，聚集在器件內(nèi)部的潮氣會迅速變成蒸汽，產(chǎn)生足夠的汽壓力，將導(dǎo)致器件內(nèi)部封裝裂紋甚至分層。在嚴(yán)重的情況下，裂紋會延伸到器件表面。內(nèi)部壓力引起器件鼓脹和發(fā)出“啪啪”的爆裂聲。這就是通常所說的“爆米花”現(xiàn)象。在無鉛回流焊接的高溫(>2300C)環(huán)境下，這種情況更加嚴(yán)重。而更為重要的是那些看不見的、潛在的缺陷會溶入到產(chǎn)品中去。

潮濕對器件的危害，已成為一項(xiàng)非常嚴(yán)峻的事情，隨著潮濕敏感性元器件使用的增加，諸如薄的密間距元器件(fine-pitch device)和球柵陣列(BGA,ball grid array)，該問題就越嚴(yán)重。

2.2 靜電對集成電路的危害

由靜電放電引起集成電路的電擊穿是靜電危害的主要方式。靜電放電可能造成器件硬擊穿或軟擊穿。硬擊穿使器件性能失效，軟擊穿是器件受到靜電放電損傷后，性能沒有明顯的下降，但多次累加放電就會形成隱患或?qū)е率А?/p>

靜電放電在集成電路生產(chǎn)和應(yīng)用中的危害越來越嚴(yán)重，造成的經(jīng)濟(jì)損失觸目驚心。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，美國電子工業(yè)部門每年因靜電造成的損失高達(dá)100億美元，英國損失為35億英鎊以上。

集成電路技術(shù)朝著微細(xì)化、高集成化發(fā)展，使之對靜電放電就越來越敏感。因此靜電放電對微電子器件的損傷，造成的影響絕不能低估。

圖1 防靜電標(biāo)識

圖2 防潮濕標(biāo)識

3 如何識別集成電路的防潮、防靜電要求

對于有防潮、防靜電要求的器件外包裝都會有防潮、防靜電標(biāo)識，如圖1、圖2所示。多數(shù)的集成電路都同時有防潮、防靜電要求。

4 集成電路的安全貯存

4.1 干燥、防靜電包裝集成電路

1990年出版的IPC-SM-786標(biāo)準(zhǔn)中提出吸水0.11%作為危險(xiǎn)域值，當(dāng)吸水量大于0.11%時，按照干燥的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行烘烤干燥處理后才能密封包裝集成電路。干燥防靜電包裝是由干燥劑、器件、濕度指示卡一起裝入防潮、防靜電包裝袋里抽真空密封包裝。

4.2 使用空氣干燥箱貯存集成電路

濕度<10%RH的干燥箱，對于使用頻率比較高的，沒有密封包裝的散裝集成電路應(yīng)放置在空氣干燥箱中，箱內(nèi)的溫度和濕度條件應(yīng)維持在25±50C和<10%RH。箱內(nèi)可使用氮?dú)饣蚋稍锟諝?。干燥箱?yīng)接地。

濕度<5%RH的干燥箱，在防潮、防靜電袋中不密封的SMD（表面組裝器件）可以存放在維持不大于5%RH的空氣干燥箱中。這些空氣干燥箱中的儲存可以等同看作是在防潮、防靜電袋中儲存，其儲存壽命不受限制。干燥箱應(yīng)接地。

在干燥的環(huán)境中，如相對濕度低于30%時，產(chǎn)生的靜電比較強(qiáng)烈，所在干燥箱中取器件時要有防靜電措施，必須用真空吸筆或帶防靜電護(hù)腕取器件。

5 集成電路接觸過程中的防靜電防潮措施

集成電路從庫房領(lǐng)出到使用再到剩余器件返還庫房，整個過程都要采取嚴(yán)格的防靜電防潮措施，減少人工觸及器件，減少器件暴露在空氣中的時間，SMT生產(chǎn)車間使用完后及時返還，放回干燥柜里。

5.1 與集成電路的接觸

集成電路的生產(chǎn)、傳遞、包裝、運(yùn)輸、貯存、使用等各環(huán)節(jié)都可能產(chǎn)生靜電，人與物體之間的摩擦、接觸和分離等產(chǎn)生的靜電是主要靜電源之一。必須采取如下防護(hù)措施后才打開集成電路的外包裝。

圖3 接地方法（圖中R為保護(hù)電阻，1M）

5.1 只有在確實(shí)有必要時，才拆除集成電路的外包裝并接觸它。在取出需要的器件后馬上密封或放回干燥箱里。

5.2 人體靜電是微電子器件損傷的主要原因。在接觸電子元器件前，必須將身體所帶的靜電釋放干靜，通過觸摸大地或觸摸連接大地的導(dǎo)體。

5.3 操作者必須穿戴帶接地線的防靜電的鞋、手套，戴防靜電的護(hù)腕。預(yù)防靜電的護(hù)腕通過lMΩ的電阻與大地相連。

5.4 周圍設(shè)施：防靜電的桌面，帶絕緣護(hù)罩的地板，接地的桌椅(通過1M電阻接地)。

5.5 預(yù)防靜電最好的措施就是不讓靜電在物體表面形成。基于這一考慮，所有可能產(chǎn)生電勢的人及設(shè)施都采取必要的接地措施，接地方法如圖3所示。

5.2 電子元器件的檢修

只有采取如下措施后才可對電子元器件進(jìn)行檢修測量：

5.2.1 電子元器件的附近無視頻顯示裝置，如監(jiān)視器、電視等。

5.2.2 測量裝置有可靠的接地，即采取導(dǎo)體保護(hù)措施。

5.2.3 如果用可能帶有電荷的測量儀器，要將測量頭進(jìn)行放電。

6 結(jié)束語

在貯存和接觸操作易受潮濕和易受靜電危害的集成電路時應(yīng)做到預(yù)防在先，將器件貯存在防潮、防靜電袋或干燥柜里，盡量減少器件的暴露時間，盡量減少與器件的接觸,控制和消除靜電的產(chǎn)生，是保證電子組裝產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的必要手段。

[1]王萬祿等.人體靜電是微電子器件損傷的主要原因，現(xiàn)代靜電科學(xué)技術(shù)研究 1999，p145.

[2]曹繼漢.潮濕敏感器件的使用和管理，2007中國高端SMT學(xué)術(shù)會議論文集，p735.

[3]陳春棉.電子元器件靜電的產(chǎn)生及預(yù)防，電器開關(guān) 2009，No.2,p69.