IPCM109与电子工业潮湿敏感元件的防护5.pdf

IPC-M-109 与电子工业潮湿敏感元件的防护 IPC-M-109 为电子制造厂商潮湿对电子元器件的危害问题提供了标准和方法,只要认真贯彻执行，可将有效地将潮湿对电子元器件的危害降到最低程度 一，潮湿对电子元器件造成的危害 当电子元器件朝着小型化和廉价化方向发展，塑料封装就成为了一项标准做法。但潮湿气体会透过封装材料及元器件的接合面进入到器件的内部，一方面造成内部电路氧化腐蚀短路，另一方面当 SMD器件吸湿度率达到 0.1wt%时，在电子元器件组装焊接过程中的高温会使进入 IC 内部的潮湿气体受热膨胀产生足够的压力，使塑料从芯片或引脚框上的内部分离(脱层)、线捆接损伤、芯片损伤、和不会延伸到元件表面的内部裂纹等。甚至裂纹会延伸到元件的表面，最严重的情况就是元件鼓胀和爆裂，又称为“爆米花”，这将导致返修甚至要废弃该组装件。更为重要的是那些看不见的、潜在的缺陷会溶入到产品中去。非IC类电子元器件也会受到潮湿的危害。如印刷电路板吸湿度率达到 0.2wt%时，也会导致裂纹和分层；继电器的触点受潮氧化，导致接触不良；硅晶体氧化；其它诸如陶瓷器件、液晶器件、石英器件、光电器件、红外与激光器件、连接线、接插件等等，都会受到潮湿的危害。潮湿对电子元器件的危害，已成为一项非常严峻的事情，随着潮湿敏感性元件使用的增加，诸如薄的密间距元件(fine-pitch device)和球栅阵列(BGA,ball grid array)，这个问题就越严重。二，关于 IPC-M-109 标准 为确保潮湿气体不进入器件中，美国电子工业联合会（IPC）和电子元件焊接工程协会（JEDEC）之间共同研究制定和发布了 IPC-M-109,潮湿敏感性元件标准和指引手册。IPC-M-109 统一和修订了两个以前的标准：IPC-SM-786 和JEDEC-JESD-22-A112（这两个文件现在都过时了）。新的标准包含有许多重要的增补与改动。IPC-M-109 包括以下七个文件，其中关于潮湿敏感元件防护的文件有：（1），IPC/JEDEC J-STD-020 塑料集成电路(IC)SMD 的潮湿/回流敏感性分类 该文件的作用是帮助制造厂商确定元器件对潮湿的敏感性，并列出了八种潮湿分级和车间寿命(floor life)。潮湿敏感水平 SMD防湿包装拆开后暴露的环境 车间寿命 1 级 暴露于小于或等于 30 C/85%RH 没有任何车间寿命 2 级 暴露于小于或等于 30 C/60%RH 一年车间寿命 2a 级 暴露于小于或等于 30 C/60%RH 四周车间寿命 3 级 暴露于小于或等于 30 C/60%RH 168 小时车间寿命 4 级 暴露于小于或等于 30 C/60%RH 72 小时车间寿命 5 级 暴露于小于或等于 30 C/60%RH 48 小时车间寿命 5a 级 暴露于小于或等于 30 C/60%RH 24 小时车间寿命 6 级 暴露于小于或等于 30 C/60%RH 72 小时车间寿命 (对于 6 级，元件使用之前必须经过烘焙，并且必须在潮湿敏感注意标贴上所规定的时间限定内回流。)增重(weight-gain)分析用来确定确定一个估计的车间寿命，而失重(weight-loss)分析用来确定需要用来去掉过多元件潮湿的干燥时间.干燥包装涉及将潮湿敏感性元件与去湿剂、湿度指示卡和潮湿敏感注意标贴一起密封在防潮袋内。标贴含有有关特定温度与湿度范围内的货架寿命、包装体的峰值温度(220 C 或 235 C)、开袋之后的暴露时间、关于何时要求烘焙的详细情况、烘焙程序、以及袋的密封日期。1 级。装袋之前干燥是可选的，装袋与去湿剂是可选的、标贴是不要求的，除非元件分类到 235 C 的回流温度。2 级。装袋之前干燥是可选的，装袋与去湿剂是要求的、标贴是要求的。2a 5a 级。装袋之前干燥是要求的，装袋与去湿剂是要求的、标贴是要求的。6 级。装袋之前干燥是可选的，装袋与去湿剂是可选的、标贴是要求的。元件干燥使用去湿或烘焙两种方法之一。室温去湿，可用于那些暴露在30 C/85%RH 条件下少于 8 小时的元件，使用标准的干燥包装方法或者一个可以维持 25 C 5 C、湿度低于 10%RH的干燥箱。烘焙比许多人所了解的要更复杂一点。对基于级别和包装厚度的干燥前与后的包装，有一些烘焙的推荐方法。预烘焙用于干燥包装的元件准备，而后烘焙用于在车间寿命过后重新恢复元件。请查阅并跟随 J-STD-033 中推荐的烘焙时间/温度。烘焙温度可能通过氧化引脚或引起过多的金属间增生(intermetallic growth)而降低引脚的可焊接性。不要将元件存储在烘焙温度下的炉子内。记住，高温托盘可以在 125 C 之下烘焙，而低温托盘不能高于 40 C。IPC 的干燥包装之前的预烘焙推荐是：包装厚度小于或等于 1.4mm：对于 2a 5a 级别，125 C 的烘焙时间范围 828小时，或 150 C 烘焙 414 小时。包装厚度小于或等于2.0mm：对于2a 5a 级别，125 C 的烘焙时间范围2348小时，或 150 C 烘焙 1124 小时。包装厚度小于或等于 4.0mm：对于 2a 5a 级别，125 C 的烘焙时间范围 48小时，或 150 C 烘焙 24 小时。IPC 的车间寿命过期之后的后烘焙推荐是：包装厚度小于或等于 1.4mm：对于 2a 5a 级别，125 C 的烘焙时间范围 414小时，或 40 C 烘焙 59 天。包装厚度小于或等于2.0mm：对于2a 5a 级别，125 C 的烘焙时间范围1848小时，或 40 C 烘焙 2168 天。包装厚度小于或等于 4.0mm：对于 2a 5a 级别，125 C 的烘焙时间范围 48小时，或 40 C 烘焙 67 或 68 天。通过了解 IPC-M-109，潮湿敏感性元件标准与指引手册，可避免有关潮湿敏感性的问题 非 IC 元件的潮湿敏感性分类 该文件的作用是帮助制造厂商确定非 IC 元件的电子元器件对潮湿的敏感性和防护要求。