非气密性SMD器件潮湿敏感度问题

非气密性SMD器件潮湿敏感度问题

作者：LEADTECK领泰半导体（深圳）有限公司授权代理方案设计代理商KOYUELEC光与电子

MSD危害作用在焊接、包括维修的加热过程中。 重视并研究MSD问题，对加工、运输、器件选型和仓库管理起指导作用。 技术的进步加深MSD问题 面阵列封装器件(如：BGA ,CSP)使用数量的不断增加。面阵列封装器件趋向于采用卷带封装，每盘卷带可以容纳非常多的器件，这延长了器件的曝露时间。

潮湿对可靠性带来的危害

电气短路

金属氧化

电化学腐蚀

MSD危害

MSD危害作用在焊接、包括维修的加热过程中。

重视并研究MSD问题，对加工、运输、器件选型和仓库管理起指导作用。

技术的进步加深MSD问题

面阵列封装器件(如：BGA ,CSP)使用数量的不断增加。面阵列封装器件趋向于采用卷带封装，每盘卷带可以容纳非常多的器件，这延长了器件的曝露时间。

贴装无铅化。无铅合金的回流峰值温度更高，它可能使MSD的湿度敏感性至少下降1或2个等级。

MSD (Moisture Sensitive Devices)潮湿敏感器件MSD主要指非气密性SMD器件。包括塑料封装、其他透水性聚合物封装（环氧、有机硅树脂等）。一般IC、芯片、电解电容、 LED等都属于非气密性SMD器件。 

MSL (Moisture Sensitivity Level)潮湿敏感等级

MSD分级，等级越高，对湿度越敏感，也越容易受湿气损害。可分为1、2、2a、3、4、5、5a、6，其中1级器件不是MSD。

MSD封装材料

以陶瓷、金属材料封装的半导体组件的气密性较佳，成本较高，适用于可靠性要求较高的使用场合。以塑料封装的半导体组件的气密性较差，但是成本低，因此成为电视机、电话机、计算机、收音机等民用品的主流。 

我们现在使用的器件主要以氧环树脂为主。

常用术语

MBB: Moisture Barrier Bag 防潮袋

HIC: Humidity Indicator Card 潮湿指示卡

Floor life: MSD离开密封环境，暴露在空气中的时间

Shelf life: MSD器件能存放在干燥袋中的最小时间，从袋密封日期开      始，通常最小不低于12个月

参考文献：

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的处理、包装、运输。

J-STD-020: MSL分类标准。

JEP113: MSD标签说明。

在回流区，整个器件要在183度以上60-150s左右，最高温度在220-235度（SnPb共晶）。


 

无铅焊接的峰值温度、预热温度更高，最高温度在245-260度。

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。

 

 

影响MSD的参数主要是器件材料和器件的几何尺寸，几何尺寸主要是指厚度。

1. 厚度对器件潮湿敏感度的影响体现在两个方面：

1. 厚度大（体积大）的器件温度升高慢，相对厚度小（体积小）的器件来说危害时间短。

2. 湿气完全渗透厚度大的器件所需要的时间长，即其Floor life相对要长。

2. 材料对器件潮湿敏感度的影响体现在透水性

审核编辑 黄昊宇