非氣密性SMD器件潮濕敏感度問題

作者：LEADTECK領(lǐng)泰半導(dǎo)體（深圳）有限公司授權(quán)代理方案設(shè)計(jì)代理商KOYUELEC光與電子

MSD危害作用在焊接、包括維修的加熱過程中。 重視并研究MSD問題，對加工、運(yùn)輸、器件選型和倉庫管理起指導(dǎo)作用。 技術(shù)的進(jìn)步加深MSD問題 面陣列封裝器件(如：BGA ,CSP)使用數(shù)量的不斷增加。面陣列封裝器件趨向于采用卷帶封裝，每盤卷帶可以容納非常多的器件，這延長了器件的曝露時(shí)間。

潮濕對可靠性帶來的危害

電氣短路

金屬氧化

電化學(xué)腐蝕

MSD危害

MSD危害作用在焊接、包括維修的加熱過程中。

重視并研究MSD問題，對加工、運(yùn)輸、器件選型和倉庫管理起指導(dǎo)作用。

技術(shù)的進(jìn)步加深MSD問題

面陣列封裝器件(如：BGA ,CSP)使用數(shù)量的不斷增加。面陣列封裝器件趨向于采用卷帶封裝，每盤卷帶可以容納非常多的器件，這延長了器件的曝露時(shí)間。

貼裝無鉛化。無鉛合金的回流峰值溫度更高，它可能使MSD的濕度敏感性至少下降1或2個(gè)等級。

MSD (Moisture Sensitive Devices)潮濕敏感器件MSD主要指非氣密性SMD器件。包括塑料封裝、其他透水性聚合物封裝（環(huán)氧、有機(jī)硅樹脂等）。一般IC、芯片、電解電容、 LED等都屬于非氣密性SMD器件。

MSL (Moisture Sensitivity Level)潮濕敏感等級

MSD分級，等級越高，對濕度越敏感，也越容易受濕氣損害?？煞譃?、2、2a、3、4、5、5a、6，其中1級器件不是MSD。

MSD封裝材料

以陶瓷、金屬材料封裝的半導(dǎo)體組件的氣密性較佳，成本較高，適用于可靠性要求較高的使用場合。以塑料封裝的半導(dǎo)體組件的氣密性較差，但是成本低，因此成為電視機(jī)、電話機(jī)、計(jì)算機(jī)、收音機(jī)等民用品的主流。

我們現(xiàn)在使用的器件主要以氧環(huán)樹脂為主。

常用術(shù)語

MBB: Moisture Barrier Bag 防潮袋

HIC: Humidity Indicator Card 潮濕指示卡

Floor life: MSD離開密封環(huán)境，暴露在空氣中的時(shí)間

Shelf life: MSD器件能存放在干燥袋中的最小時(shí)間，從袋密封日期開 始，通常最小不低于12個(gè)月

參考文獻(xiàn)：

J-STD-033B.1 January 2007

J-STD-020D June 2007

J-STD-033A year 2002

JET113 May 1999

Intel Packaging Technology

-STD-033: MSD的處理、包裝、運(yùn)輸。

J-STD-020: MSL分類標(biāo)準(zhǔn)。

JEP113: MSD標(biāo)簽說明。

在回流區(qū)，整個(gè)器件要在183度以上60-150s左右，最高溫度在220-235度（SnPb共晶）。

無鉛焊接的峰值溫度、預(yù)熱溫度更高，最高溫度在245-260度。

在回流區(qū)的高溫作用下，器件內(nèi)部的水分會快速膨脹，器件的不同材料之間的配合會失去調(diào)節(jié)，各種連接則會產(chǎn)生不良變化，從而導(dǎo)致器件剝離分層或者爆裂，于是器件的電氣性能受到影響或者破壞。破壞程度嚴(yán)重者，器件外觀變形、出現(xiàn)裂縫等（通常我們把這種現(xiàn)象形象的稱作“爆米花”現(xiàn)象）。

像ESD破壞一樣，大多數(shù)情況下，肉眼是看不出來這些變化的，而且在測試過程中，MSD也不會表現(xiàn)為完全失效。

影響MSD的參數(shù)主要是器件材料和器件的幾何尺寸，幾何尺寸主要是指厚度。

1. 厚度對器件潮濕敏感度的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

1. 厚度大（體積大）的器件溫度升高慢，相對厚度小（體積?。┑钠骷碚f危害時(shí)間短。

2. 濕氣完全滲透厚度大的器件所需要的時(shí)間長，即其Floor life相對要長。

2. 材料對器件潮濕敏感度的影響體現(xiàn)在透水性

審核編輯黃昊宇