淺談潮濕敏感器件的干燥及使用注意事項(xiàng)

遲瑋瑋 陸定紅

摘 要：潮濕敏感器件的吸潮現(xiàn)象使其成為嚴(yán)重影響使用系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵器件，本文通過概述潮濕敏感器件干燥要求，結(jié)合美國IPC和JEDEC發(fā)布的IPC-M-109標(biāo)準(zhǔn)，淺析了潮濕敏感器件的使用注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：MSD；干燥；注意事項(xiàng)

中圖分類號(hào)：TQ560.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）24-0072-02

0 引言

潮濕敏感器件廣泛使用于武器系統(tǒng)之中，由于其所處使用環(huán)境的工作速率高、貯存時(shí)間長，且環(huán)境濕度帶來的影響隨著時(shí)間的積累才能暴露，不能通過現(xiàn)有的試驗(yàn)手段立刻呈現(xiàn)，導(dǎo)致潮濕敏感器件成為影響武器系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵器件。本文根據(jù)潮濕敏感器件的危害原理和表現(xiàn)形式，依據(jù)IPC/JEDEC J-STD-020C標(biāo)準(zhǔn)的分級(jí)要求，結(jié)合IPC/JEDEC J-STD-033標(biāo)準(zhǔn)的處理和使用方法，介紹了潮濕敏感器件在儲(chǔ)存和使用中的注意事項(xiàng)。

1 潮濕敏感器件的定義

采用塑料封裝的器件容易在潮濕的環(huán)境中吸收水汽，這是塑料的非氣密性造成的，當(dāng)對(duì)吸收了水汽的器件進(jìn)行表面回流焊接時(shí)，高溫環(huán)境將使水汽氣化膨脹，導(dǎo)致器件的塑料部分與周圍連接失效，造成內(nèi)部鼓脹或破裂等問題，具有此類特征的器件定義為潮濕敏感器件（以下簡稱：MSD），所有采用會(huì)被潮氣滲透材料封裝的表面安裝工藝器件均稱為MSD[1]。

2 MSD吸潮產(chǎn)生危害的原理及表現(xiàn)形式

由于吸潮現(xiàn)象，MSD的封裝材料內(nèi)部會(huì)擴(kuò)散滲透入大氣中的水分，當(dāng)器件貼裝到PCB上，進(jìn)行回流焊接時(shí)，器件溫度遠(yuǎn)高于100℃，內(nèi)部滲透的水分將快速汽化膨脹，導(dǎo)致水分聚集部位壓力突增，造成材料脫離或斷裂的不良后果，其危害原理如圖1所示。

其危害表現(xiàn)形式主要有：（1）電路氧化短路；（2）引線拉細(xì)變形或斷裂；（3）芯片和線捆接損傷；（4）組件在晶芯處產(chǎn)生裂縫；（5）回流焊接時(shí)器件內(nèi)部產(chǎn)生脫層，塑料從芯片或引腳框內(nèi)部分離；（6）各類鼓脹和爆裂。

3 MSD的干燥方法

通常采用恒溫烘干的方法，據(jù)MSD的MSL、體積和環(huán)境溫濕度狀況，烘干過程各有不同，干燥處理后，MSD的Shelf Life和Floor Life可從零算起。當(dāng)MSD周圍的溫濕度不符合要求或曝露時(shí)長超過了Floor Life，其烘干方法如表1所示，密封裝袋至MBB前的烘干方法如表2所示，需要注意的是，MSL為6級(jí)的MSD在使用前必須重新烘干，并且回流焊接時(shí)間不能超過濕度敏感警示標(biāo)志上的規(guī)定值[2]。

4 MSD儲(chǔ)存和使用中的注意事項(xiàng)

由于實(shí)際環(huán)境的變化不能滿足規(guī)定的要求，從MBB中取出MSD后，器件的Floor Life無法與外部環(huán)境保持一定的函數(shù)關(guān)系，介于實(shí)際變化情況，儲(chǔ)存MSD時(shí)有以下幾個(gè)注意事項(xiàng)：

（1）對(duì)于所有的MSD，若曝露的外部環(huán)境為≤60%RH時(shí)，那么在回流焊接或密封包裝前，必須按干燥方法一節(jié)中的要求進(jìn)行烘烤處理。

（2）對(duì)于所有的MSD，若曝露的外部環(huán)境沒有超過30℃或≤60%RH，時(shí)長不超過30min，且以前沒有受潮，使用干燥箱或MBB（干燥劑仍可使用）繼續(xù)保存即可。

（3）對(duì)于2～4級(jí)的MSD，若曝露時(shí)間未超過12h，重新干燥處理的保持時(shí)間需為曝露時(shí)間的5倍，若用干燥箱進(jìn)行重新干燥，箱內(nèi)濕度需保持在10%RH以內(nèi)。其中，對(duì)于2、2a或者3級(jí)的MSD，若曝露時(shí)間未超過規(guī)定的Floor Life，那么放在干燥袋或干燥箱（箱內(nèi)濕度≤10%RH）內(nèi)的時(shí)間，不計(jì)為曝露時(shí)間。

（4）對(duì)于5～5a級(jí)的MSD，若曝露時(shí)間未超過8h，重新干燥處理的保持時(shí)間為曝露時(shí)間的10倍。若用干燥箱進(jìn)行重新干燥，箱內(nèi)濕度需保持在5%RH以內(nèi)，曝露時(shí)間可在干燥處理后從零計(jì)算。

（5）對(duì)于需要拆包分料的MSD，2～4級(jí)MSD要求在1h內(nèi)完成干燥保存，5～5a級(jí)的MSD要求在30min內(nèi)完成干燥保存；對(duì)于當(dāng)天還需進(jìn)行分料的MSD（2級(jí)及以下等級(jí)），可不做密封要求；但當(dāng)天未發(fā)完的MSD（2級(jí)及以上等級(jí)）必須重新干燥保存。

使用MSD時(shí)有以下幾個(gè)注意事項(xiàng)：

（1）回流焊接MSD時(shí)，必須嚴(yán)格控制升溫速率，不能超過2.5℃/s，按廠家要求保證焊接溫度和持續(xù)時(shí)間，最大回流焊接次數(shù)不能超過3次。

（2）含有MSD器件的電路板焊接完成后，需在MSD規(guī)定Floor Life內(nèi)完成三防涂覆。

（3）對(duì)于雙面回流焊接工藝單板，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮MSD貼片的Floor Life，任一單板上的所有MSD在第二次回流焊接前，暴露時(shí)間不能超過規(guī)定的Floor Life。若貼片后的MSD采用波峰焊接，焊接前也必須確保MSD未超其規(guī)定的Floor Life。

5 結(jié)語

由于MSD的吸潮現(xiàn)象，會(huì)給器件的電氣性能造成嚴(yán)重影響和破壞，現(xiàn)有的試驗(yàn)手段無法及時(shí)排除，本文依據(jù)美國IPC和JEDEC共同發(fā)布的IPC-M-109《潮濕敏感性元件標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)》中關(guān)于器件潮濕敏感防護(hù)的內(nèi)容，對(duì)MSD在儲(chǔ)存和使用中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了概述。

參考文獻(xiàn)

[1]雷斌，謝相利.潮濕敏感器件裝配工藝研究[J].技術(shù)研發(fā)，2012，12（5）：12-16.

[2]胡德春.應(yīng)用PDCA實(shí)現(xiàn)濕度敏感器件的有效控制[J].電子與封裝，2013，4（4）：7-10.