什么是MSLWord下载.docx

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C/60%RH72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

IPC/JEDECJ-STD-033潮湿/回流敏感性SMD的处理、包装、装运和使用标准

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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8~28小时，或150°

C烘焙4-14小时。

包装厚度小于或等于2.0mm：

C的烘焙时间范围23-48小时，或150°

C烘焙11-24小时。

包装厚度小于或等于4.0mm：

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：

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。

C的烘焙时间范围18~48小时，或40°

C烘焙21~68天.

C的烘焙时间范围48小时，或40°

C烘焙67或68天。

元件干燥使用常温干燥箱去湿或烘焙两种方法之一。

烘焙去湿

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（intermetallicgrowth）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。

常温干燥箱去湿：

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X5倍的除湿保管时间，可以恢复原来的车间寿命。

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X10倍的除湿保管时间，可以恢复原来的车间寿命

IPC-9503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。

结论

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

转载有关温湿度敏感元件储存

2008年05月15日 

点击:

2446编辑:

tigeracl

摘要：

湿度敏感器件（MSD）对SMT生产直通率和产品的可靠性的影响不亚于ESD，所以认识MSD的重要性，深入了解MSD的损害机理，学习相关标准，通过规范化MSD的过程控制方法，避免由于吸湿造成在回流焊接过程中的元器件损坏来降低由此造成的产品不良率，提高产品的可靠性是SMT不可推脱的责任。

关键字：

湿度敏感器件，MSD，爆米花

MSD的发展趋势

电子制造行业的发展趋势使得MSD问题迫在眉睫。

第一，新兴信息技术的产生和发展，对电子产品可靠性提出了更高的要求。

由于对单一器件缺陷率的要求，在装配检测过程中不允许有明显的缺陷漏检率。

第二，封装技术的不断变化导致湿度敏感器件和更高湿度等级的敏感器件的使用量在不断增加。

比如：

更短的发展周期、越来越小的封装尺寸、更细的间距、新型封装材料的使用、更大的发热量和尺寸更大的集成电路等。

第三，面阵列封装器件（如：

BGA,CSP）使用数量的不断增加更明显的影响着这一状况。

因为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。

与IC托盘封装相比，卷带封装无疑延长了器件的曝露时间。

第四，虽然贴装无铅化颇具争议，但随着它的不断推进，也会给MSD的等级造成重大影响。

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，所以必须重新确认现在的所有器件的品质。

或许最大的原因莫过于产品大量定制化和物料外购化的大举推进。

在PCB装配行业，这种现象转变为“高混合”型生产。

通常，每种产品生产数量的减小导致了生产线的频繁切换，同时延长了湿度敏感器件的曝露时间。

每当生产线切换为其他产品时，许多已经装到贴片机上的器件不得不拆下来。

这就意味着，大量没有用完的托盘器件和卷带器件暂时储存起来以备后用。

这些封装在托盘和卷带里的没有用完的湿度敏感器件，很可能在重返生产线并进行最后的焊接以前，就超过了其最大湿度容量。

在装配和处理期间，不仅额外的曝露时间可以导致湿度过敏，而且干燥储存的时间长短也对此有影响。

湿度敏感器件

根据标准，MSD主要指非气密性（Non-Hermetic）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。

MSD可分为6大类（表1）。

对于各种等级的MSD,其首要区别在于FloorLife、体积大

小及受此影响的回流焊接表面温度。

影响MSL的因素主要有Dieattachmaterial/process、Numberofpins、Encapsulation（moldcompoundorglobtop）material/process、Diepadareaandshape、Bodysize、Passivation/diecoating、Leadframe/substrate/and/orheatspreaderdesign/material/finish、Diesize/thickness、Waferfabricationtechnology/process、Interconnect、Leadlocktapingsize/locationaswellasmaterial等。

工程研究显示，经过温度曲线设置相同的焊接炉子时，体积较小的SMD器件达到的温度要比体积大的器件的温度高。

因此体积偏小的器件会被划分到回流温度较高的一类。

虽然采用热风对流回流焊可以减小这种由于封装大小造成的温度差异，但这种温度差异还是客观存在的。

这里提到的“体积”为长×

宽×

高，这些尺寸不包括外部管脚，温度指的是器件上表面的温度。

Level1不是湿度敏感器件。

湿度敏感危害产品可靠性的原理

在MSD暴露在大气中的过程中，大气中的水分会通过扩散渗透到湿度敏感器件的封装材料内部。

当器件经过贴片贴装到PCB上以后，要流到回流焊炉内进行回流焊接。

在回流区，整个器件要在183度以上30-90s左右，最高温度可能在210-235度（SnPb共晶），无铅焊接的峰值会更高，在245度左右。

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。

其原理可用图

（1）和图

（2）来描述。

MSD涉及的制造工艺

虽然MSD显得有点让人讨厌，但是完全没有必要谈“M”色变。

知道了MSD的损害机理后，我们就足以可以做到有的放矢了。

MSD只会在采用Convection、Convector/IR、IR、VPR的BulkReflow工艺过程受到影响，当然，在通过局部加热来拆除或者焊接器件的工艺过程中------如“热风返工”的工艺中也要严格控制MSD的使用。

其他诸如穿孔插入器件或者Socket固定的器件，以及仅仅通过加热管脚来焊接的工艺（在这种焊接过程中，整个器件吸收的热量相对来讲要小的多。

）等，你完全可以“肆无忌惮”的使用MSD了。

MSD标识和跟踪

要控制MSD，首先要考虑的就是器件的正确标识。

绝大多数情况下，器件制造商在MSD封装和防潮袋标识方面做了很多有益的工作。

但是并非所有的厂商都遵循IPC/JEDEC标签标识方面的指导原则，实际上MSD的标识是百花齐放，有的仅仅采用手写在包装袋上来注明MSL，有的则用条形码来记录MSL，有些索性就没有任何标示，或者是收到物料时器件没有进行防潮包装。

如果收到物料时，器件没有进行防潮包装，或者包装袋上没有进行恰当的标识，那么这些物料很可能被认为是非湿度敏感的，这就非常危险了。

避免这种情况的唯一措施就是建立包括所有MSD的数据库，以确保来料接受或来料检测时物料是被正确包装的。

除了通过观察原包装上的标签，没有其他更便利的措施来获得给定器件的湿度敏感性信息，因此，建立和维护MSD数据库本身就是一个挑战性的工作。

其次，一旦把器件从防潮保护袋中拿出来，就很难再次确认哪些是湿度敏感器件。

为了获得任何可能的控制措施，很有必要为物料处理人员和操作工提供便利和可靠的方法以获得物料编码以及相关的信息，包括湿度敏感等级。

根据JEDEC/EIAJ标准规定，大部分MSD都被封装在塑料IC托盘内。

不幸的是，IC托盘没有足够的空间来贴标签，大多数情况下，人们直接把几张纸或者不干胶标签贴在货架、喂料器、防潮柜或者袋子上来区分每种托盘。

经过不同的流程以后，器件相关的所有信息必须从原始的标签完整的保留下来。

在跟踪托盘物料封装和由此导致的人为错误的过程中，会遇到巨大的困难，有过SMT生产线经历的人对此深有感触。

再者，MSD分为六类，根据标准，每一类控制方法也相差很大；

同时，一个生产工厂内的操作人员上千人，每个人的认知水平和知识水平都不一样，所以要保证每个人都对MSD了如指掌，操作不出现任何失误，实在是一个庞大的工程。

在实际的操作中，我们摸索出了一个简单而实用的标识方法。

首先，对所有与此操作相关的人员不断培训和考核，至少保证其知道MSD是怎么一回事。

其次，直到MSD规范操作的规章制度，奖罚分明。

再者，建立MSD准数据库，由专人负责定期将MSD列表发布给相关部门。

根据实际的生产情况，大多数MSD的MSL为3级，为了简化操作，除了特别指明外，所有MSD以Level3的方法进行处理和操作，这样就使得MSD的标识非常简单。

由于我们公司采用SAP系统，物料在入司的时候，收获库会在每盘物料的包装上贴上一个SAP标签（SAP标签包括物料编码、物料描述等信息，格式是死的），操作人员会根据MSD列表中列出的MSD清单，把所有MSD的标签都使用醒目的黄色标签，其他物料全部使用白色标签。

SAP标签是唯一的，而且与每种物料一一对应，不论物料走到哪里，SAP标签也跟到哪里，从而保证MSD受到全程标识和跟踪。

为了确保物料在特定的时间内组装，组装人员可能会完全依靠物流管理层来进行控制，这是最糟

糕的做法。

在某些时期，这种做法还可以接受，但随着器件制造工艺的变化和产品多样化的激增，这种做法的危害性也随之增加。

由于组装人员根本没有对器件的存储和使用信息进行跟踪，所以他们也不知道物料曝露了多久，更不了解已经超过拆封寿命的MSD的比例是多少。

这种做法的危害到底有多大，下面是一个例子。

假设每块成品需要一个BGA，现在取出一盘（卷带包装）BGA，和大部分PBGA一样，其湿度等级为4，拆封寿命72小时。

这就意味着，一旦器件被装到到贴片机上，生产线的生产率必须大于12块/小时。

为了在器件失效以前完成生产，一天24小时，必须连续三天不停机生产。

同时必须考虑SMT生产线上料调试（可望不进行离线上料）以及其他常见的情况所导致的器件曝露时间，如生产计划的变化，缺料和机器故障等。

其次，还必须考虑大多数生产情况：

每天进行一个或更多的产品切换，导致多次更换物料。

由于同一盘料被多次从贴片机上换上换下，使器件的曝露时间成倍增加。

在整个曝露时间中，还必须考虑干燥储存的时间，下面会提到这个问题。

当考虑了器件各个方面的实际寿命以后，会发现在回流焊以前超过拆封寿命的器件，其数量占据非常大的比例。

因此，在生产过程中，必须要求操作工在SAP标签上手工记录元器件首次从防潮保护袋拆出的日期和时间，并注明截至日期。

在截至时间内，没有用完的物料必须放在防潮柜内。

如果使用的元器件超过了截至日期，必须按照规定进行烘烤。

配送适量的物料

为了确保物料在当班8小时内完成贴装，物料配送数量在保证生产的同时，保证上线物料数目最小的原则。

如果在8小时以内，仍然有器件曝露在工作环境中，则还有机会退回到干燥环境中进行充足的干燥保存。

因此，在每次配料时，必须详细计算每个MSD的数量，当然要考虑不良物料的比率。

MSD存储问题

通常，物料从贴片机上拆下以后，在再次使用以前，会一直存放在干燥的环境里，比如干燥箱，或者和干燥剂一起重新封装。

很多组装人员认为，在器件保存在干燥环境以后，可以停止统计器件的曝露时间。

其实，只有在器件以前就是干燥的情况下，才可以这样做。

事实上，一旦器件曝露相当长一段时间后（一小时以上），所吸收的湿气会停留在器件的封装里面，并慢慢渗透到器件的内部，从而很可能对器件造成破坏。

最近的调查结果清晰的表明，器件在干燥环境下的时间与在环境中的曝露时间同样重要。

最近，朗讯科技的Shook和Goodelle发表了与此相关的论文，论道精辟。

有例子表明，湿度等级为5（正常的拆封寿命为48小时）的PLCC器件，干燥保存70小时以后，实际上，仅仅曝露16个小时，便超过了其致命湿度水平。

研究表明，SMD器件从MBB内取出以后，其FloorLife与外部环境状况呈一定的函数关系。

保守的讲，较安全的作法就是严格按照表1对器件进行控制。

但是外部环境经常会发生变化，实际的环境状况满足不了表1中规定的要求。

表2列出了随着外部或者储存环境的变化，器件FloorLife的相应变化。

如果MSD器件以前没有受潮，而且拆封后曝露的时间很短（30分钟以内），曝露环境湿度也没有超过30℃/60%,那么用干燥箱或防潮袋对器件继续存储即可。

如果采用干燥袋存储，只要曝露时间不超过30分钟，原来的干燥剂还可以继续使用。

对于Levels2～4的MSD，只要曝露时间不超过12小时，则其重新干燥处理的保持时间为5倍的曝露时间。

干燥介质可以是足够多的干燥剂，也可以采用干燥柜对器件进行干燥，干燥柜的内部湿度要保持在10%RH以内。

另外，对于Levels2、2a或者3，如果曝露时间不超过规定的FloorLife，器件放在≤10%RH的干燥箱内的那段时间，或者放在干燥袋的那段时间，不应再计算在曝露时间内。

对于Levels5～5a的MSD，只要曝露时间不超过8小时，则其重新干燥处理的保持时间为10倍的曝露时间。

可以用足够多的干燥剂来对器件进行干燥，也可以采用干燥柜对器件进行干燥，干燥柜的内部湿度要保持在5%RH以内。

干燥处理以后可以从零开始计算器件的曝露时间。

如果干燥柜的湿度保持在5％RH以下，这样相当于存储在完整无损的MBB内，其ShelfLife不受限制。

MSD包装

许多公司会选择对没有用完的MSD重新打包，根据标准要求，打包的基本物资条件有MBB、干燥剂、HIC等，不同等级的MSD其打包的要求是不一样的。

如表3所示。

在用MBB密封以前，Level2a～5a的器件必须进行干燥（除湿）处理。

干燥处理的方法一般是采用烘干机进行烘烤。

由于盛放器件的料盘，如：

Tray盘、Tube、Reel卷带等，和器件一块儿放入MBB时，会影响湿度等级，因此作为补偿，这些料盘也要进行干燥处理。

MSD的干燥方法

一般采用的干燥方法是在一定的温度下对器件进行一定时间的恒温烘干处理。

也可以利用足够多的干燥剂来对器件进行干燥除湿。

根据器件的湿度敏感等级、大小和周围环境湿度状况，不同的MSD的烘干过程也各不相同。

按照要求对器件干燥处理以后，MSD的ShelfLife和FloorLife可以从零开始计算。

当MSD曝露时间超过FloorLife，或者其他情况导致MSD周围的温度/湿度超出要求以后，其烘干方法具体可参照最新的IPC/JEDEC标准。

如果器件要密封到MBB里面，必须在密封前进行烘干。

Level6的MSD在使用前必须重新烘干，然后根据湿度敏感警示标志上的说明在规定的时间内进行回流焊接。

对MSD进行烘烤时要注意以下几个问题：

~一般装在高温料盘（如高温Tray盘）里面的器件都可以在125℃温度下进行烘烤，除非厂商特殊注明了温度。

Tray盘上面一般注有最高烘烤温度。

~装在低温料盘（如低温Tray盘、管筒、卷带）内的器件其烘烤温度不能高于40℃，否则料盘会受到高温损坏。

~在125℃高温烘烤以前要把纸/塑料袋/盒拿掉。

~烘烤时注意ESD（静电敏感）保护，尤其烘烤以后，环境特别干燥，最容易产生静电。

~烘烤时务必控制好温度和时间。

如果温度过高，或时间过长，很容易使器件氧化，或着在器件内部接连处产生金属间化合物，从而影响器件的焊接性。

~烘烤期间，注意不能导致料盘释放出不明气体，否则会影响器件的焊接性。

~烘烤期间一定要作好烘烤记录，以便控制好烘烤时间。

MSD的返修

如果要拆掉主板上的器件，最好采用局部加热，器件的表面温度控制在200℃以内，以减小湿度造成的损坏。

如果有些器件的温度要超过200℃，而且超过了规定的FloorLife，在返工前要对主板进行烘烤，烘烤方法见下段介绍；

在FloorLife以内，器件所能经受的温度和回流焊接所能承受的温度一样。

如果拆除器件是为了进行缺陷分析，一定要遵循上面的建议，否则湿度造成的损坏会掩盖本来的缺陷原因。

如果器件拆除以后要回收再用，更要遵循上面的建议。

MSD经过若干次回流焊接或返工后，并不能代替烘干处理。

有些SMD器件和主板不能承受长时间的高温烘烤，如一些FR-4材料，不能承受24小时125℃的烘烤；

一些电池和电解电容也对温度很敏感。

综合考虑这些因素，选择合适的烘烤方法。

MSL是什么

半导体2011-01-1711:

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湿气不仅严重加速了电子元器件的损坏，而且对元件在焊接过程中的影响也是非常巨大，这是因为产品生产线上的元件焊接都是在高温下进行波峰焊或回流焊并由焊接设备自动完成的。

当将元器件固定到PCB板上时，回流焊快速加热将在元器件内部形成压力，由于不同封装结构材料的热膨胀系数（CTE）速率不同，因此可能产生元器件封装所不能承受的压力。

当将元器件暴露在回流焊接期间，由于温度环境不断升高，SMD元件内部的潮气会产生足够的蒸汽压力损伤或毁坏元件。

常见的情况包括塑料从芯片或引脚框上的内部分离（脱层）、金线焊接损伤、芯片损伤、和元器件内部出现裂纹（在元件表面无法观察出来）等。

在一些极端的情况中，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（叫做“爆米花”效应）。

尽管进行回流焊操作时，在180℃~200℃时少量的湿气是可以接受的，但在230℃~260℃的范围中的无铅工艺里，任何湿度的存在都能够形成足够导致破坏封装的小爆炸（爆米花状）或材料分层。

因此必须进行明智的封装材料选择、慎重控制组装环境及在运输中采用密封包装及放置干燥剂等措施。

实际上国外经常使用装备有射频标签的湿度跟踪系统、局部控制单元和专用软件来显示封装、测试流水线、运输/操作及组装操作中的湿度并进行实时控制。

MSL是MoistureSensitivityLevel的缩写，是湿气敏感性等级的意思。

MSL的提出就是为了给湿度敏感性SMD元件的封装提供一种分类标准，从而使不同类型的元件能够得到正确的封装、储藏和处理，避免在装配或修理过程中出现事故。

通常封装完的IC，胶体或SubstratePCB在一般的环境下会吸收湿气，造成IC在过SMT回流焊时，发生“爆米花”（POPCRON）的状况。

湿气敏感性等级（MoistureSensitivityLevel，MSL）被用来定义IC在吸湿及保存期限的等级，若IC超过保存期限，则无法保证不会因吸收太多湿气而在SMT回流焊时发生POPCRON现象。

因此对于超过保存期限的IC要进行烘烤。

MSL测定的流程是：

（1）良品IC进行SAT，确认没有脱层的现象。

（2）将IC烘烤，以完全排除湿气。

（3）依MSL等级加湿。

（4）过IR-Reflow3次（模拟IC上件，维修拆件，维修再上件）。

（5）SAT检验是否有脱层现象及IC测试功能。

若能通过上述测试,代表IC封装符合MSL等级。

MSL的分类有8级，具体如下：

1级 

-小于或等于30°

C/85%RH无限车间寿命

2级 

2a级-小于或等于30°

3级 

4级 

5级 

5a级-小于或等于30°

6级 

更详细的内容可参考J-STD-020C标准