如何干燥MSD濕敏器件
發布時間：2013年01月03日 點擊數：
如何干燥MSD濕敏器件
一、前言：
??眾所周知，受潮的濕敏器件（以下簡稱“MSD”）在過回流焊高溫作用下會發生壓力損傷甚至爆米花現象；相比較直接可以發現的爆米花現象，壓力微損傷的破壞力更大，這種隱形的損傷可以在成品一段時間后才會顯現，它導致成品的可靠性或者壽命大幅降低，對于一個企業而言，聲譽也會受到影響。所以通常做法都會將受潮的MSD干燥后再過回流焊，以避免發生品質或者可靠性受損問題。事實上，不正確的MSD干燥方式會帶來更多麻煩，了解這些細節的人并不多。不正確的MSD干燥方式會導致干燥程度無法達至安全范圍，從而無法避免受潮帶來的損傷，甚至還會加速產品表面氧化，大幅降低可焊性，產生更多問題。
所以認識并且重視IPC/JEDEC?J-STD-033C標準中對MSD的干燥或者重置其車間壽命是非常重要。
二、MSD的干燥方式：
參照IPC/JEDEC?J-STD-033C標準中對MSD濕敏器件的干燥方式主要有四種：
①?150℃高溫烤干
②?125℃高溫烤干
③?40~90℃；≤5%RH中溫超低濕烘干
④?常溫超低濕干燥
1.?對于150℃的烤干方式而言，雖然耗時最短，但現在一般很少有用戶會選用，因為這種干燥方式對器件的損傷是最大的，且氧化速度也是最快的。一般150℃是在半導體工廠包裝前可能選用的烘烤條件，對于SMT企業并不推薦。
2.?對于125℃烤干的時間較短，一般可用于耐高溫，同時又不容易發生氧化的MSD的干燥。按照不同的濕敏等級、芯片厚度及暴露情況，標準IPC/JEDEC?J-STD-033C?的第四部分做了詳細的分類，（如下表一并列出了IPC/JEDEC?J-STD-033C規定的常用的烘烤時間表。）
125℃ 烤干 （車間壽命重置）0~+5℃ |
|||||||||||||
厚度＞1.4mm |
厚度＞1.4mm ; ≤2.0mm |
厚度＞2.0mm ; ≤4.5mm |
|||||||||||
條件 |
? 超過車間壽命?
＞72小時 |
超過車間壽命
≤72小時 |
超過車間壽命
＞72小時 |
超過車間壽命
≤72小時 |
超過車間壽命
＞72小時 |
超過車間壽命
≤72小時 |
|||||||
2 |
5小時 |
3小時 |
18小時 |
15小時 |
48小時 |
48小時 |
|||||||
2a |
7小時 |
5小時 |
21小時 |
16小時 |
48小時 |
48小時 |
|||||||
3 |
9小時 |
7小時 |
27小時 |
17小時 |
48小時 |
48小時 |
|||||||
4 |
11小時 |
7小時 |
34小時 |
20小時 |
48小時 |
48小時 |
|||||||
5 |
12小時 |
7小時 |
40小時 |
25小時 |
48小時 |
48小時 |
|||||||
5a |
16小時 |
10小時 |
48小時 |
40小時 |
48小時 |
48小時 |
|||||||
考慮到125℃烤干過程會降低器件可焊性，同時由于100℃以上時器件內部吸收的水分會快速蒸發，對器件依舊存在潛在傷害，并不建議頻繁采用。
3.?對于40~90℃；≤5%RH中溫超低濕烘干的過程雖然要長于125℃烘烤方式，但其安全性是最高的，這一點在IPC/JEDEC?J-STD-033C中就有明確指出，這種干燥條件對器件幾乎沒有損傷，且氧化情況也可以被忽略。同樣所有不耐高溫的MSD（如卷帶料、管狀料等）也需要在這樣的條件下進行烘干，因此目前越來越多的SMT企業選擇用中溫超低濕方式來烘干MSD。（如下表二列出了IPC/JEDEC?J-STD-033C規定的常用的烘烤溫濕度和時間表。）
90℃;≤5%RH 烘干（車間壽命重置）溫度精度0~+5℃ |
|||||||||||||
厚度＞1.4mm |
厚度＞1.4mm ; ≤2.0mm |
厚度＞2.0mm ; ≤4.5mm |
|||||||||||
條件 |
超過車間壽命
＞72小時 |
超過車間壽命
≤72小時 |
超過車間壽命
＞72小時 |
超過車間壽命
≤72小時 |
超過車間壽命
＞72小時 |
超過車間壽命
≤72小時 |
|||||||
2 |
17小時 |
11小時 |
63小時 |
2天 |
10天 |
7天 |
|||||||
2a |
23小時 |
13小時 |
3天 |
2天 |
10天 |
7天 |
|||||||
3 |
33小時 |
23小時 |
4天 |
2天 |
10天 |
8天 |
|||||||
4 |
37小時 |
23小時 |
5天 |
3天 |
10天 |
10天 |
|||||||
5 |
41小時 |
24小時 |
6天 |
4天 |
10天 |
10天 |
|||||||
5a |
54小時 |
24小時 |
8天 |
6天 |
10天 |
10天 |
|||||||
40℃;≤5%RH 烘干（車間壽命重置）溫度精度0~+5℃ |
|||||||||||||
條件? |
厚度＞1.4mm |
厚度＞1.4mm ; ≤2.0mm |
厚度＞2.0mm ; ≤4.5mm |
||||||||||
2 |
8天 |
5天 |
25天 |
20天 |
79天 |
67天 |
|||||||
2a |
9天 |
7天 |
29天 |
22天 |
79天 |
67天 |
|||||||
3 |
13天 |
9天 |
37天 |
23天 |
79天 |
67天 |
|||||||
4 |
15天 |
9天 |
47天 |
28天 |
79天 |
67天 |
|||||||
?5 |
17天 |
10天 |
57天 |
35天 |
79天 |
67天 |
|||||||
5a |
22天 |
10天 |
79天 |
56天 |
79天 |
67天 |
|||||||
對于SMT企業而言，40~90℃;≤5%RH中低溫超低濕烘干條件及125℃高溫烤干條件是最常用到的干燥條件，缺一不可。事實上，現今越來越多非耐熱性MSD器件的出現及越來越高安全性的要求，IPC/JEDEC?J-STD-033C版較之以前版本已經大幅增加了中低溫超低濕烘干約定的內容。
40~90℃烘烤的關鍵點是濕度必須符合≤5%RH以下要求，這點很容易被忽略。由于相對濕度會伴隨溫度的升高而降低，很多公司就將濕度控制忽略了，這是非常危險的。
首先必須了解，在普通環境中，一臺烘烤設備僅升高溫度（<?100度），其內部濕度是無法做到5%RH以下的（圖標三）。（即內部濕度是不可控的。）">
（在溫度40~90℃時，）濕度不能滿足≤5%RH以下，就會出現干燥不充分、無法干燥甚至加濕風險。（見如下圖標四）。（這種條件也達不到標準中對MSD車間壽命完全重置的要求。）
?
IPC/JEDEC?J-STD-033C?濕敏器件放置條件及時間關系（天）
|
|
???????????????????????????????????????????????????? 圖表四
可見相對濕度相同的情況下，溫度越高，MSD器件的吸濕速度越快。所以僅把烘烤設備內部溫度升到40~90℃根本不能滿足MSD器件的干燥要求，而且如果外界濕度較高時，氧化風險也會大幅增加。
4.?（IPC/JEDEC?J-STD-033C給出了常溫超低濕干燥方式），由于其干燥時間較長，所以一般用于短期暴露的車間壽命重置。如表五
濕敏等級 |
暴露時間、溫濕度條件 |
車間壽命 |
干燥時間及關聯濕度 |
烘干 |
2,2a,3,4,5,5a |
任意時間
≤40℃；85%RH |
重置/干燥 |
不適用 |
中高溫干燥 |
2,2a,3,4,5,5a |
＞車間壽命
≤30℃；60%RH |
重置/干燥 |
不適用 |
中高溫干燥 |
2,2a,3 |
＞12小時
≤30℃；60%RH |
重置/干燥 |
不適用 |
中高溫干燥 |
2,2a,3 |
≤12小時
≤30℃；60%RH |
重置/干燥 |
5倍暴露時間
≤10%RH |
不適用 |
4,5,5a |
＞8小時
≤30℃；60%RH |
重置/干燥 |
不適用 |
中高溫干燥 |
4,5,5a |
≤8小時
≤30℃；60%RH |
重置/干燥 |
10倍暴露時間
≤5%RH |
不適用 |
2,2a,3 |
＜車間壽命
≤30℃；60%RH |
停止計時/不再受潮 |
任意時長
≤10%RH |
不適用 |
4,5,5a |
＜車間壽命
≤30℃；60%RH |
停止計時/不再受潮 |
任意時長
≤5%RH |
不適用 |
????????????????????????????????????????????????????????圖表五
對于常溫超低濕干燥箱設備的要求是，2~3等級MSD為10%RH以下，4~5a等級的MSD為5%RH以下；在這樣的條件下，如果MSD沒有超過車間壽命就可以達到中止受潮甚至緩慢干燥的目的。
很多用戶并不理解沒有超過車間壽命的MSD器件為何需要進行干燥，或者中止受潮。其實常溫干燥方式，更多的是為了進一步降低MSD器件的受損率；諸如人為操作不當，干燥設備本身的波動及誤差以及受潮MSD自身的潛在風險都可能造成濕敏損傷，有了常溫干燥的雙重保護，才能真正有效防止這樣的可靠性問題出現。
5.?重置/干燥過程的波動及中斷處理。
在中溫及常溫烘干器件時，由于時間跨度比較長，難免出現溫濕度的中斷或者波動。
，但如果超過15分鐘，按照標準需要累加至器件的總干燥時間。
實際生產工藝中，一般中溫常溫設備中放置的遠不止一種器件，也不會在相同時間放入或者取出，如果經常出現波動恢復時間長于15分鐘情況，會嚴重影響器件干燥的可操作性，所以對于烘烤設備而言，常規開關門及運行波動溫濕度務必在15分鐘內恢復。
結束語：
濕敏器件的管控可能對于整個生產工藝而言是很小一部分，但濕敏傷害卻可以非常嚴重，大部分受到損傷的器件在出廠時未必會被發現，在其成品以后會嚴重影響成品的品質和可靠性。如果我們多一份關注，更重視一些，很多品質問題是可以避免的。關注濕敏器件的管控，就是關注企業的生存與發展。
相關標簽：MSD烘烤箱 低濕烘烤箱 低濕干燥箱
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