潮湿敏感元件(MSD)的控制演示幻灯片

MSD潮湿敏感元件的控制制作：顾仲蔚zhongweig@cn-ims.comESD和MSDMSD对SMT生产直通率和产品的可靠性的影响不亚于ESD，所以认识MSD的重要性，深入了解MSD的损害机理，学习相关，通过化MSD的过程控制方法，避免由于吸湿造成在回流焊接过程中的元器件损坏来降低由此造成的产品不良率，提高产品的可靠性。封装技术的不断变化导致湿度敏感器件和更高湿度等级的敏感器件的使用量在不断增加。SMD的封装形式非气密封装-包括塑胶灌封封装和环氧树脂、有机硅树脂等封装（暴露在环境空气下，湿气易渗透的聚合材料）。所有塑料封装都吸收水分，不完全密封！我们现有元器件的封装？气密封装-用不透气及防水材料制成器件的封装：常见的由金属、陶瓷封装。什么是MSD?MSD:潮湿敏感元件MoistureSensitiveDevice那SMD又是什么呢?什么是MSD?爆米花需要什么条件？无锡艾铭思汽车电子系统有限公司SMD-SurfaceMountingDevice表面贴装器件空气中的湿气通过扩散进入易渗透的元件封装材料内。在表面裝贴技术的焊接过程中，SMD会接触到超过200度的高温。高温再流焊接期间，元件中的湿气迅速膨胀、材料的不匹配以及材料界面的劣化等因素的共同作用会导致封装的开裂和/或内部关键界面处的分层。无铅焊接的焊接温度在245度左右。在回流区的高温作用下，器件内部的水分会快速膨胀，器件的不同材料之间的配合会失去调节，各种连接则会产生不良变化，从而导致器件剥离分层或者爆裂，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！！？MSD的失效模式1.内部部件损伤(Internalpartdamage)：如金线断裂2.开裂(Cracking):不会延伸到元件表面的内部裂纹,在一些极端的情况中，裂纹会延伸到元件的表面.(一般指玉米花开裂Popcorning)开裂（Cracking）3.分层(Delamination):内部封装界面(即基片表面和模压复合物)之间的分层、剥离。1、引线框的尺寸和2、封装的尺寸和基片连接3、材料与模压材料的物理特性4、基片尺寸和钝化类型5、吸收水分的量6、回流焊温度曲线对于潮湿敏感度一定的SMD元器件，装配后只有最后两个因素能够为SMT工厂所控制。影响封装潮湿敏感度的因素因此对于这两点我们要进行控制和关注！什么是工厂MSD控制？MSD控制指对不同潮湿等级的MSD物料的搬运，包装，运输和使用，进行标准方法的控制，避免物料受潮而在高温再流焊时导致产品质量和可靠性下降。包括7个指导标准，与我们相关的是：IPC/JEDECJ-STD-020塑料集成电路SMD的潮湿/回流敏感性分类方法IPC/JEDECJ-STD-033潮湿/再流焊敏感表面贴装器件的操作、包装、运输及使用MSD控制遵循的行业标准IPC（国际电子工业联接协会）JEDEC（固态技术协会）制订和发布了IPC-M-109（潮湿敏感性元件标准和指引手册）2007年1月发布J-STD-033B.1.CN版经过官方中文翻译。2012年2月发布J-STD-033C版只发布了英文版。J-STD-033C有效地为过去所有标准中没有涉及到的电子元件种类提供了标准规范。除了扩充内容外，C版本还修正了干燥剂计算J-STD-033C提供了推荐和不推荐使用的防潮袋以及可接受的防潮袋（MBB）排气图解。MSD控制遵循的行业标准MSD控制：潮湿敏感等级和车间寿命车间寿命（FLOORLIFE）：从隔潮袋里将器件取出后、或经干燥存储、或经干燥烘烤到再流焊之前所允许的时间。~简要通俗点讲就是允许暴露时间~RH%：相对湿度RelativeHumidity对SMD来说，潮湿敏感等级一般由器件厂商来定义：依据：IPC/JEDECJ-STD-020MSD控制：潮湿敏感等级和车间寿命ElectricaltestExternalvisualReflowAcousticmicroscopy声波显微镜SamplingElectricaltestBakeMoistureSoak浸湿Failurecriteria失效标准SensitivityClassificationMSD控制：SMD的包装要求干燥包裝DryPack2、干燥剂Desiccant3、防潮袋MBB:MoistureBarrierBag1、湿度指示卡HIC:HumidityIndicatorCardMSD控制：SMD的包装要求干燥包裝DryPackMSD控制：SMD的包装要求干燥包裝DryPackJ-STD-003B标准中规定的干燥包装要求如上表。MSD控制：SMD的包装要求隔潮袋须符合MIL-PRF-81705,TYPEI标准要求隔潮袋（MBB）：MoistureBarrierBag旨在阻碍水气渗透的袋子，用于包装潮湿敏感器件。干燥包装中干燥剂的使用为使包装内的RH%低于10%（25℃下）干燥剂用量科用下述公式简化计算.U=5X10-3AU=所需干燥剂数量(单位：Unit-美军标准，1个Unit至少吸收2.85克水气量)A=隔潮袋的总暴露面积（总表面面积）(单位：平方英寸)干燥剂须符合MIL-D-3464,TYPEII标准要求干燥剂和HIC的重复使用MSD控制：SMD的包装要求干燥剂和HIC的重复使用MSD控制：SMD的包装要求干燥剂和HIC的重复使用MSD控制：SMD的包装要求湿度指示卡（HIC）:HumidityIndicatorCard印有湿敏化学物质的卡片，化学物质可明显地改变颜色，典型地是由蓝色（干燥）转变为粉红色（潮湿），表示超过了标明的相对湿度。湿度指示卡应当至少有3个敏感值为5%RH,10%RH,60%RH的色点。下图所示为J-STD-033B标准的湿度指示卡示例。干燥剂和HIC的重复使用MSD控制：SMD的包装要求干燥剂和HIC的重复使用MSD控制：SMD的包装要求湿度指示卡从隔潮袋中取出后应立即读取，在23±5℃下读取最为精确。干燥剂和HIC的重复使用MSD控制：SMD的包装要求湿度指示卡（HIC）在需要确定湿/干颜色时，可从卡片制造商处获取“标准对照”卡J-STD-033B标准中有关湿度指示卡的判别说明HIC的重复使用HIC依据厂商产品说明可烘烤后再用,须待5%RH刻度完全变蓝色可使用.MSD控制：SMD的包装要求潮湿敏感标志（MSID）MSID标签应当贴在装有隔潮袋的最小级别运输包装上。MSD控制：SMD的包装要求潮湿敏感警示标签MSD控制：SMD的包装要求潮湿敏感警示标签警示标签须包含以下信息:湿敏等级（如无，见BarCodeLable）最高温度,允许暴露时间,烘烤要求和封装日期等密封时间：2000.12.63级潮湿敏感度车间寿命：168小时潮湿敏感警示标签MSD控制：SMD的包装要求例：从湿敏元件标签上，可以得到以下信息：第1点计算在密封包装袋中的时间是否超过12个月，下面的BagSealDate就是密封包装的日期，如（图2）BagSealDate：09/03/31第2点元件本体允许承受的最高温度，如（图2）：Peakpackagebodytemperature：260℃第3点Floorlife时间(Mounted/usedwithin):就是在规定温度/湿度的环境中，可以暴露的有效使用时间，与右上角Level“3”相对应。第4点当在23度正负5度温度下，读湿度指示卡显示大于10%，器件在表面贴焊之前，需要烘烤。如（本例）第5点烘烤时间与温度如（本例）：48hours小时、125℃±5℃。潮湿敏感警示标签MSD控制：SMD的包装要求MSD控制：SMD的包装要求MSD控制：SMD的包装要求如何判断湿敏元件是否受潮？1.有效存储时间(ShelfLife)超出2.到达最大暴露时间(FloorLife)3.HIC卡显示超过规定湿度要求4.无法追踪和判断元件的状态如何处理受潮的湿敏元件？烘干！烘烤的最主要目的在去除封装零件的内部湿气，以避免再流焊(reflow)时产生分层或爆米花的问题。烘干使用的设备烘箱我们公司烘箱最高温度300℃需要烘烤多久的时间？用多少温度？1、按照SMD元件制造商提供的烘烤时间和温度2、参考J-STD-033B第四章节的“烘干”条款表格4-1列出在用户端的SMD封装组件超出车间寿命或发生其他超出湿气暴露时间情况下重新烘烤的条件。表格4-2列出供货商或批发商在干燥包装以前的烘烤条件，以及所允许的最大制造厂暴露时间(MET)。表格4-3根据4.1条款归纳在用户端重置或暂停车间寿命计时的条件需要烘烤多久的时间？多少温度？需要烘烤多久的时间？多少温度？需要烘烤多久的时间？多少温度？卷带包装(reel)是否可以放进烤箱烘烤？根据J-STD-033B章节4.2.1及4.2.2的规定，一般的湿敏零件的包装都必须标示其包装是否为可以承受125℃的高温烘烤，或是无法承受超过40℃的低温包装。一般如果没有标示就表示可以承受125℃的高温烘烤。如果包装材料为低温包装，烘烤的时候就必须要移除所有的包装，等烘烤完毕后再重新装回原来的包装。不论是高温或低温包装，烘烤前必须把原本的纸类及塑料容器（如纸板、泡泡袋、塑料包装…等）挑出来，管塞(rubberband)及tray盘带在高温(125℃)烘烤前也必须挑出来。需要烘烤多久的时间？多少温度？烘烤的计时说明：从SMD封装达到规定的温度开始计时烘烤时间！烘烤的可焊性限制：烘烤注意事项1.高温烘烤应确保包装材料经得起1250C的高温。2.烘烤次数应小于最大烘烤次数。Level2a:3次Level3-5:2次Level5a:1次3.烘烤温度为125+-5℃时，烘烤累计时间最多不得超过48hrs。4.如果烘箱在中途打开，应确保在1小时内恢复到原来设定状态需要烘烤多久的时间？多少温度？烘烤流程见右图例题:E16所用湿敏元件来料：瑞莎uPD166007车间寿命暴露达到180小时，如何处置？MSD元件的车间寿命重置和暂存MSD元件的车间寿命重置和暂存–干燥防潮箱湿敏等级(MSL)2,2a,3的组件曝露于车间的时间如果小于12小时（于≦30°C/60%RH环境下），只要将其放置于10%RH以下的干燥包装或是干燥柜内，经过5倍暴露于大气的时间，不需经过烘烤即可重计零件的车间时间(Floorlife)。湿敏等级(MSL)4,5,5a组件曝露于车间的时间如果小于8小时（于≦30°C/60%RH环境下），只要将其放置于5%RH以下的干燥包装或是干燥柜内，经过10倍暴露于大气的时间，不需经过烘烤即可重计零件的车间时间(Floorlife)。J-STD-033B标准的说明干燥防潮箱则纯粹只是除湿，它的作用是透过低湿的环境，让原本留存在封装零件中的湿气慢慢挥发出来，所以需要一定的时间，这也是为何IPC特别定义时间及湿度MSD元件的车间寿命重置和暂存–干燥防潮箱干燥箱：存放MSD的专用箱，在该箱内温度应维持在25±5°C、湿度应小于10%RH。箱内可使用氮气或干燥气体MSD元件的车间寿命重置和暂存–干燥防潮箱工厂ＭＳＤ控制各部门职责：1　仓库----仓库区域环境温湿度的管制，和防潮箱的环境温湿度管制，ＭＳＤ元件的管制。2　IQC----IQC验货区域的环境温湿度的管制，ＭＳＤ元件的管制。3生产部----生产区域、物料暂存区域ＭＳＤ元件的管制。4其它部门----维修及有涉及到温湿度组件的部门要做好ＭＳＤ元件的管制。4.5IPQC----稽核各单位对环境温湿度的管制情况；稽核控制标签的规范使用。MSD工厂控制ＩＱＣ湿敏元件来料控制1质量部检验员在来料进行检验时，对湿敏元件的包装要作为一项主要内容检验；IQC必须检查来料真空包装有无漏气，有无破损，有无警示标贴，里面有无放干燥剂，材料真空包装有无超过标贴上规定的有效期限。当发现湿敏元件与以上不符时，应及时客户或供应商。2正常状况下所有真空包装材料均不需要拆开包装检查里面的元件。对于指定需要拆开包装检查的元件，IQC需要及时检查完毕，做真空包装，填写并贴上时间跟踪卡；3在没有特别指定湿度敏感元件时，IQC根据来料本身的包装形式和警告标签内容判断是否为湿度敏感元件；当来料本身为真空包装或已标注有湿度敏感等级时，该元件则必须视为湿度敏感元件执行相应控制要求。MSD工厂控制仓库对MSD元件的控制：1收货后正常状况下所有真空包装材料均不需要拆开包装清点里面的元件。仓管员对接收到的真空包装材料必须确认其真空包装状况有无破损、漏气，如有真空包装袋破损或非真空包装时应及时通知采购、送货方尽快处置。2当来料为散数，或其它有必要拆包清点时，收货中心应在清点立即对该料进行真空包装，并加贴跟踪卡，生产时优先使用。3对待定的湿敏物料,仓库应及时通知采购、客户、或供应商尽快处理,对不能及时处理的待定料应承转移至有湿度受控区域存贮。4当材料进入到合格品仓库时,必须贮存在有湿度受控的区域，仓库物料员负责检查所有湿敏元件的包装情况，。5如果需要发放散数，则应在包装袋或料上填写并贴上防潮元件拆封时间跟踪卡。6产线退回不良或其它不良湿敏元件，应做好真空包装后退入库。MSD工厂控制来料检查MSD工厂控制生产部对湿度敏感元件的控制：1产线收到真空包装物料后，应检查真空包装状况是否有漏气、破损，如果有不良情况，拒收处理，若正常，则观察时间跟踪卡，准备使用。2尽量在上线前10分钟拆开包装，拆包装时应注意保证警示标贴正常，完整，打开包装后应首先检查湿度卡指示状况。3在生产过程中出现生产中断停产时间在5小时以上，湿度敏感元件必须回库进行干燥存放；4IPQC确认稽查上线湿敏元件的跟踪卡是否按要求进行填写，填写内容是否与实际操作相符，对不按要求操作的行为及时纠正，在停线时稽查产线作业员是否及时把湿敏元件退入仓库或防潮柜存放。MSD工厂控制-MSD时间控制标签MSD工厂控制MSD工厂控制-MSD时间控制标签MSD工厂控制I06215050100133瑞莎uPD1660072012.3.28168H2013.1.289:002013.1.289:200.3H167.7H杨晟董育芳宋丹凡丁铭2013.1.2813:002013.1.2815:002H165.7H159.0H2013.1.3010:202013.1.3017:006.7H2013.3.810:002013.3.815:005HMSD元件的安全贮存什么是安全贮存？（J-STD-033B5.3章节）安全意味着在湿度可控的条件下保存干燥的SMD封装，使车间寿命不计时。可接受的安全贮存条件如下：1、干燥包装MSD元件的安全贮存请大家思考………发料顺序1.已经开封但没有受潮（即没有达到最大暴露时间）的湿敏元器件。2.已经烘烤过的湿敏元器件。3.没有开封的湿敏元器件。发料原则1.控制发料数量，做到用多少发多少。2.剩余未发物料须包裝好。3.先进先出,开过包装的物料先发。Note:双面板须在24小时之内完成任务，无法完成则必须存放在湿度小于5%的保干箱里。案列案例简述某公司产交换机产品在雨季返修率较高，客户返修产品到维修部后维修过程一般都是更换BCM5338后，设备基本恢复正常工作，确定BCM5338器件故障。为了找到BCM5338失效的根本原因，又该芯片为塑封器件，开封分析成为一大难题，因此由质量部协助在库房（维修更换退料库）寻找4片2006年生产的器件，返到原厂分析。问题描述交换机所用BCM5338芯片，在7，8月份（雨季）故障率较高，失效现象一般为数据丢包/PING不通/不LINK。故障确认07年9月份之前公司所用BCM5338的MSD失控，如：BCM5338暴露时间没有记录跟踪卡；库房器件不对其进行烘烤及抽真空管理；储存的温湿度不受控；从器件出库到SMT焊接前长时间暴露后不进行烘烤。还有据调查BCM5338器件是从台湾封装，新加坡生产。产地靠近沿海，气候湿润。故障分析芯片分层导致某管脚开路,芯片分层是由于爆米花效应引起，BCM5338（MSL3）暴露超过168小时，渗透到芯片内部的潮汽，在回流焊接时浸入的大量潮汽突然挥发，压力增大，器件内部的气体快速膨胀而使引线与内部结合层分离见附图。解决物料选型时加强MSD控制;对储存器件的温湿度进行控制;建立器件烘烤规范并保证施行;加强MSD管理;在焊接前尽量在125℃下，连续烘烤8小时.案列案列附图PCBA返修友情奉送：PCB板的知识PCB上面的一些导孔(Vias)我们都知道，电路板是由一层层的铜箔电路叠加而成的，而不同电路层之间的连通靠的就是导孔(via)，这是因为现今电路板的制造使用钻孔来连通于不同的电路层，就像是多层地下水道的连通道理是一样的，所不同的是电路板的目的是通电，所以必须在其表面电镀上一层导电物质，如此电子才能在其间移动。一般我们经常看到的PCB导孔有三种，分别为：通孔：PlatingThroughHole简称PTH，盲孔：BlindViaHole，将PCB最外层电路与邻近内层以电镀孔连接，因为看不到对面，所以称为「盲通」。埋孔：Buriedhole，PCB内部任意电路层的连接但未导通至外层。比原来的「通孔」及「盲孔」更费工夫，所以价钱也最贵。这个制程通常只使用于高密度(HDI)电路板，来增加其他电路层的可使用空间。谢谢!