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一,潮湿对电子元器件造成的危害$ }/ \/ g7 L N8 B% H
. _9 T( E8 d6 F9 t, N& h 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。) H8 n/ [ i4 _, s9 e
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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。
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+ {- s- W/ p0 f W) o; S8 [ 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。
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1 q% @. j6 J* z* f9 _$ D二,关于IPC-M-109标准/ p: r/ _7 B y
" u6 N; ]) I! ]& N 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。
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# H/ G0 ^3 ^3 y- I* `5 \7 z8 x 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。8 P; i) O# X. Z) d; e$ X
. C# d- ]* l' J: c+ o0 G8 ~& z 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:$ Z8 H* E6 s& m3 u
! A# b4 H: d. i' W" ^4 I
(1),IPC/JEDEC J-STD-020 塑料集成电路(IC)SMD的潮湿/回流敏感性分类" ^0 k/ E3 B$ W) C# h$ i5 X' a4 i
0 E* Z8 {; u" w- e4 Y2 e 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)。0 U5 U) g' S+ m0 T8 ^/ M
+ p: M9 y& B& u* U2 H9 W! h潮湿敏感水平 SMD防湿包装拆开后暴露的环境 车间寿命:7 \+ {/ J- ~% x% n5 C2 o. F' j' w
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1 级 暴露于小于或等于30°C/85% RH 没有任何车间寿命& C6 G; u9 M3 S; d1 Q& F# L
" C Z4 i; U, l, j8 [( G2 j
2 级 暴露于小于或等于30°C/60% RH 一年车间寿命4 M- q0 f6 U' s" T* G# y# R) y
- p" a6 K2 E9 o7 R/ M
2a 级 暴露于小于或等于30°C/60% RH 四周车间寿命
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- z4 ?2 e9 Q; }0 R4 X2 |% d 3 级 暴露于小于或等于30°C/60% RH 168小时车间寿命9 Q$ S9 X% P# Z0 m8 K
# z5 w3 g( \2 h( q0 c 4 级 暴露于小于或等于30°C/60% RH 72小时车间寿命
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) J$ H7 j5 @ J& @6 }# B 5 级 暴露于小于或等于30°C/60% RH 48小时车间寿命; u6 Q2 G$ S9 g' Y
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5a 级 暴露于小于或等于30°C/60% RH 24小时车间寿命
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6 级 暴露于小于或等于30°C/60%RH 72小时车间寿命
! B, |2 S" f0 l7 X7 H4 @
" I8 B }9 j( B- }) V- D0 w% P(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。)
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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" W6 z* A0 X/ V) ]
2 |9 v' g; x, J: d(2),IPC/JEDEC J-STD-033 潮湿/回流敏感性SMD的处理、包装、装运和使用标准
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* k& h! f* d6 T6 x" e2 |# x2 J 该文件提供处理、包装、装运和干燥潮湿敏感性元件的推荐方法。
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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。- z+ u. ^% o: X9 J8 s/ K [, x
" p1 \# i1 g4 g6 A' ]
潮湿敏感水平为1 级的,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。. Q) E- Z" d6 q( [# ~, n; ^- ]
, r* Y& b) F$ {# R. \
潮湿敏感水平为2 级的,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。
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4 F, x, c7 w2 b" {/ {! C 潮湿敏感水平为2a ~ 5a 级的,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。+ O E# c, w4 c& J- l+ t! e
* X( Y: M9 ?6 N1 c R5 Y/ ]% d! | 潮湿敏感水平为6 级的。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。7 i: z, {* b( S
3 H4 M4 u( i+ k5 p) o: r
IPC的干燥包装之前的预烘焙推荐是:0 f, f. f5 h& r) Y2 `; f. d7 c
) u1 n F7 Y$ K" N4 M, B- |4 ^) g
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8~28小时,或150°C烘焙4-14小时。
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( b: Q q! T, d# ?* I& Y 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23-48小时,或150°C烘焙11-24小时。
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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。
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3 c; H, ^4 c V1 Q( t IPC的车间寿命过期之后的后烘焙推荐是:
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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4~14小时,或40°C烘焙5~9天。
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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18~48小时,或40°C烘焙21~68天.9 C, Y9 G8 w1 }
- V- Y" W- S; H* H: n h 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。
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元件干燥使用常温干燥箱去湿或烘焙两种方法之一。
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烘焙去湿
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# O/ x# O6 Q+ G2 V" ] 烘焙比比较复杂。基于潮湿敏感水平级别不同和包装厚度的不同,有一些干燥包装前的预焙的推荐方法。但指出烘焙温度可能造成引脚氧化或引起过多的金属间增生(intermetallic growth)从而降低引脚的可焊接性。并不要将元件存储在烘焙温度下的炉子内。
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常温干燥箱去湿:
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# J6 C$ c% p7 W* [9 l+ { 对于潮湿敏感水平为2-4级的防湿包装拆开后的SMD,如暴露在小于或等于30°C/60% RH环境下,将其放入湿度为10%RH的常温干燥箱中,经过暴露时间 X 5倍的除湿保管时间,可以恢复原来的车间寿命。, j1 V: s8 V$ j
4 G; d2 T( V% m# N 对于潮湿敏感水平为5-5a级的防湿包装拆开后的SMD,如暴露在小于或等于30°C/60% RH环境下,将其放入湿度为10%RH的常温干燥箱中,经过暴露时间 X 10倍的除湿保管时间,可以恢复原来的车间寿命2 J: |( `+ f# \* h
3 ]1 a% r' G. V; m( W6 i7 J) X1 N/ H(3),IPC-9503 非IC元件的潮湿敏感性分类
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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。: ^0 S6 E, R' h8 L$ D
3 j7 _+ F l, w9 F三,结论4 I. [) b T i, j# w t1 R0 U
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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。
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9 g# q6 s# ]) z文/东莞爱酷防潮设备科技有限公司-黄6 \; V# K+ L0 f. c
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