潮湿敏感表面元器件的入库验收.ppt

潮湿敏感表面元器件潮湿敏感表面元器件的入库验收、储存、的入库验收、储存、配送及组装过程工艺配送及组装过程工艺规范规范一、适用范围一、适用范围 本规范适用于各类潮湿敏感元器件（以下简称MSD）来料验收、储存、配送、组装等过程中的管理。本规范适用于采用：热风、红外线（以下简称为IR）、热风/IR、汽相（VPR）等再流焊接工艺的大面积组装。同样也适用于局部加热场合，如在热风返修设备中对个别MSD进行拆焊、返修等。不适用于浸入式大面积焊接工艺（例如背面波峰焊）。二、引用标准二、引用标准 J-STD-020 B 非密封固态表面贴装器件湿度再流焊敏感度分级；J-STD-033 潮湿再流焊敏感表面元器件的处理、包装、运送及使用规范；IPC-9503 非IC元器件潮湿敏感度分类。三、术语和定义三、术语和定义潮湿敏感元器件：潮湿敏感元器件：凡是在贮存、运输和安装等过程中，非密封塑封元器件因吸收空气中潮气而诱发损伤，这样的元器件统称为潮湿敏感元器件(MSD，moisture-sensitive device)。“爆米花爆米花”现象：现象：当MSD暴露在再流焊接升高温度的环境时，因渗入MSD内部的潮汽蒸发产生足够的压力，使封装塑料从芯片或引脚框上分层、线捆接和芯片损伤及内部裂纹，在极端情况下，裂纹延伸到MSD表面，甚至造成MSD鼓胀和爆裂，这就是人们所说的“爆米花”现象。MSD的敏感度：的敏感度：MSD受潮湿气体影响的敏感程度称为敏感度，其分级如下：1级：小于或等于 30/85%RH 无限车间寿命；2级：小于或等于 30/60%RH 一年车间寿命；2a级：小于或等于 30/60%RH 四周车间寿命；3级：小于或等于 30/60%RH 168小时车间寿命；4级：小于或等于 30/60%RH 72小时车间寿命；5级：小于或等于 30/60%RH 48小时车间寿命；5a级：小于或等于 30/60%RH 24小时车间寿命；6级：小于或等于 30/60%RH 标签上的时间。湿汽传输率（湿汽传输率（WVTR）：）：是指塑料薄膜或金属化塑料薄膜材料对湿气的渗透能力，是衡量防潮袋性能优劣的一项重要指标。防潮袋（防潮袋（MBB）：）：一种用于包装MSD以防止水汽渗入的袋子，如图3-1所示。MBB的柔韧性、静电防护、机械强度和渗透性等要求，应满足MIL-B-81705类型中的要求。按照ASTM F 1249-90规定和ASTM F392-93条件“E”进行柔性测试，在40、24小时内水汽传输率应。图3-1车间寿命：车间寿命：当车间环境温度/湿度30/60%RH时，MSD从包装防潮袋中取出到再流焊接前，在车间允许暴露的最大时间。库存寿命：库存寿命：根据湿度显示卡（以下简称HIC）读数，存储在仓库中的MSD，在未开封的MBB内层中保持预定干燥度的最小时间。制造暴露时间（制造暴露时间（MET）：）：MSD按制造商要求烘烤完成后到包装袋封口前的最大时间。它还包括配送时对已开封的MSD小批分散传递过程中允许的最大暴露时间。干燥剂：干燥剂：一种置于MSD防潮包装袋中的以维持相对低湿度的吸潮物质，如图3-2所示。图3-2 干燥剂材料应符合MIL-D-3464类型的标准要求。它应封装在可透气的小袋里。每袋干燥剂的用量，应视防潮袋的表面积和WVTR而定，25C 时能保持MBB内部的相对湿度小于10%。干燥箱：干燥箱：存放MSD的专用箱，在该箱内温度应维持在255C、湿度应小于10%RH。箱内可使用氮气或干燥气体，如图3-3。图3-3干燥包装：干燥包装：一种由干燥剂袋、湿度指示卡(HIC)、MSD和防潮袋等共同构成的一种包装形式，如图3-4所示。图3-4 原存放在真空袋中的元器件，当开袋后，应重新干燥和封口。如果累计暴露时间不超过1小时，原来的干燥剂可再使用。否则应重新置换活性干燥剂。湿度显示卡（湿度显示卡（HIC）：）：一种印有对潮湿敏感的化学物质的卡片，HIC上至少应该有3种颜色的点，分别对应湿度敏感度值为5%RH、10%RH、15%RH，如图3-5所示。图3-5也有6种颜色点的，它们分别对应的敏感度值为10%RH、20%RH、30%RH、40%RH、50%RH、60%RH，如图3-6所示。图3-6当它的颜色由蓝色转变为粉红色时，即表示相对湿度超标了。该卡片与干燥剂一起装入MSD包装袋中，以标识该MSD的潮湿等级。HIC应符合MIL-8835标准。制造暴露时间制造暴露时间(MET)：MSD按制造商要求烘烤完成后到包装袋封口前的最大时间，它还包括配送时，已开封的MSD小批分散配送过程中的最大允许时间。四、四、MSD的分类及的分类及SMT包装的分级包装的分级1、MSD的分类和分级的分类和分级当封装材料为酚醛树脂、联苯、多功能环氧树脂和硅树脂等化合物封装的MSD，其分类随封装结构形式、封装体的厚度和环境温度的不同而不同，如表3-1所示。表表3-1 酚醛树脂、联苯或多功能环氧树脂封装器件在酚醛树脂、联苯或多功能环氧树脂封装器件在20，25 和和30时的分类和分级时的分类和分级元器件体类型和厚度 最大相对湿度百分比和车间寿命(天)M.S.等级 20%30%40%50%60%70%80%90%体厚度3.1mmPQFP84引脚,PLCC(正方形)MQFP或PBGA等级2a60 78 10341 53 6933425728 36 4710 14 197 10 136 8 1030 25 20等级31013179 11 148 10 137 9 127 9 125 7 104 6 84 5 730 25 20等级44 5 74 5 74 5 73 5 73 4 63 3 52 3 42 3 430 25 20等级53 5 73 4 62 4 52 3 52 3 42 2 31 2 31 2 330 25 20等级5a1 2 41 2 31 2 31 2 31 2 21 1 21 1 21 1 2 30 25 20元器件体类型和厚度 最大相对湿度百分比和车间寿命(天)M.S.等级 20%30%40%50%60%70%80%90%2.1mm体厚度3.1mmPLCC(矩形)18-32脚SOIC(宽体)20引脚PQFP80引脚等级2a86 148 39516928 37 494 6 83 4 52 3 430 25 20等级319253212 15 199 12 158 10137 9 123 5 72 3 52 3 430 25 20等级45 7 94 5 74 5 63 4 63 4 52 3 42 2 31 2 330 25 20等级53 4 53 3 52 3 42 3 42 3 41 2 31 1 31 1 230 25 20等级5a1 2 21 2 21 2 21 2 21 2 21 1 20.5 1 20.5 1 1 30 25 20元器件体类型和厚度 最大相对湿度百分比和车间寿命(天)M.S.等级 20%30%40%50%60%70%80%90%2.1mm体厚度3.1mmPLCC(矩形)18-32脚SOIC(宽体)20引脚PQFP80引脚等级2a28 1 2 21 1 21 1 130 25 20等级311 14207 10 131 2 21 1 21 1 130 25 20等级49 12 175 7 94 5 73 4 61 2 21 1 21 1 130 25 20等级513 18 265 6 83 4 62 3 52 3 41 2 21 1 21 1 130 25 20等级5a3 5 62 3 41 2 31 2 21 2 21 1 21 1 20.5 1 1 30 25 202、SMT包装的分级包装的分级多数IC制造商的包装都按照其对潮湿诱发损害的敏感性程度进行分级。表3-2列举了SMT产品包装的典型分级。大多数表面贴装产品使用在EIA/JEDEC A112-A和EIA/JEDEC A113-B所规定的程序来测试对潮湿的敏感性。任何指示为二级或以上的包装都要求通过烘焙或在真空下进行除湿，接着进行干燥包装。运输中运输容器应按照产品的潮湿敏感性分级贴上标签。表3-2 SMT产品的潮湿敏感性分级类型一级二级三级PLCCPN（20/28）FN（44/68）SOICD（9/14/16）FN（44/68）DW（16/20/24/28）SSOPDBQ（16/20/24）DB（14/16/20/24）DB（28/30/38）TSSOPDL（28/48/56）PW（20/24）DGG（48/56）DCT（8）PW（8/14/16）DGG（64）注：对SMT产品的潮湿敏感性分级，到目前，还没有元件包装使用第五、六级 表中：()=引脚数五、潮湿敏感性标志五、潮湿敏感性标志潮湿敏感鉴定（潮湿敏感鉴定（MSID）标志）标志潮湿敏感鉴定标志，如图3-7所示。潮湿敏感警告标志潮湿敏感警告标志，如图3-8所示。图3-7 警 告潮湿敏感元器件潮湿敏感元器件1、封口袋内的车间寿命计算：12个月，在40C和90%相对湿度（RH）条件下 2、封装体峰值温度 C若空缺，见近旁的条形码标签 3、打开封口袋后，需进行回流焊接或其他高温工序的元器件必须满足：a)在=30C/60%RH车间环境下 小时内必须贴装 若空缺，见近旁的条形码标签 b)在10%RH b)未满足3a或3b 5、元器件如果需要烘烤，可在1255C烘烤48小时 注意 若元器件容器不耐高温，须减短烘烤时间 烘烤工序参考IPC/JEDEC J-STD-033 防潮袋封口日期：若空缺，见近旁的条形码标签 注：等级和体温度依据IPC/JEDEC J-STD-020确定。注意：潮湿敏感等级和原器件体温度由IPC/JEDEC J-STD-020定义 若空缺见近旁条形码标签 袋中装有等级若空缺，见近旁的条形码标签图3-8“潮湿敏感鉴定(MSID)标志”应贴在装有MBB的最外层运输箱上，通常在条形码标签的附近，如图3-9所示。“潮湿敏感警告标签”应贴在MBB的外表上，以指示内包装有MSD，如图3-10所示。潮湿敏感警告标签通常应用于抽真空的防潮袋外面，该标签应包括详细的对元器件独特的信息：如潮湿敏感级别、包装体的峰值温度、场地寿命、开袋之后的暴露时间、何时要求烘焙、烘焙程序、以及袋的抽真空日期等。图3-9 图3-10六、六、MSD的入库、储存、配送、的入库、储存、配送、组装工艺过程管理组装工艺过程管理1、入库验收、入库验收1）真空袋检查 检查警告标签或条形码上的封袋日期，如图3-11所示；检查包装袋的完整性(有无洞、凿孔、撕破、针孔或任何会暴露内部的开口)；如果发现有开口，应参照湿度指示卡（HIC）显示的状态，决定是否拒收(通知供货商采取恢复措施)。2）MSD检查 当需要进行MSD检查时，应将完好的原包装袋在接近封口处的顶部割开。图3-11 如果包装袋在车间环境中打开不超过8小时，可再与活性干燥剂一起重装入抽真空袋中并封口，或是将元器件放置在一个空气干燥箱里再次干燥，要求再次干燥的时间至少是暴露时间的5倍。3）MSD清点仓储人员进行MSD数量清点时，应尽量不破坏MBB。若非进行逐个清点不可时，割开MBB后应在最短的时间内清点完，然后再与活性干燥剂一起重新装入MBB中并封口。此操作允许暴露的最大时间应小于制造暴露时间(MET)。2、储存、储存1）库房管理 MSD存放区应有明显标识；MSD应分级分类存放，存放柜应有分级标识，如图3-12、13、14、15、16、17、18所示；2 2级级物料代码：物料代码：名称：名称：型号：型号：2a级物料代码：物料代码：名称：名称：型号：型号：3级物料代码：物料代码：名称：名称：型号：型号：4级物料代码：物料代码：名称：名称：型号：型号：图图3-12 图图3-13 图图3-14 图图3-155级物料代码：物料代码：名称：名称：型号：型号：5a级物料代码：物料代码：名称：名称：型号：型号：6级物料代码：物料代码：名称：名称：型号：型号：图图3-16 图图3-17 图图3-182）库存寿命 干燥包装的MSD库存寿命：在存储条件为温度40、湿度90%RH的非冷凝空气环境中，从包装封口日算起最小为12个月。3）安全库存 安全存储是指元器件保存在一个湿度可以控制的环境中储存，这样车间寿命可维持在零记录。以下列出了2-5a级元器件可接受的安全存储分类。干燥包装干燥包装在干燥包装完好的MBB中的元器件，预期的存储寿命为：由警告或条形码上标示的封袋日期算起为12个月。空气干燥橱空气干燥橱散装MSD应放置在空气干燥橱中，橱内的温度和湿度条件应维持在255和10%RH。4）定期监视储存状况 湿度指示卡(HIC)会提示干燥包装内湿度的变化情况。当出现误处理（如缺少干燥剂或干燥剂量不足），误操作（如MMB撕裂或割裂）或是存储不当时，HIC会及时作出反应。相应的判断及处理方法以原包装说明及内部指示卡上的要求为准。现以敏感读数5%RH、10%RH、15%RH的HIC指示卡为例，具体判断如下：如果10%RH点为蓝色，如图3-19所示，表示合适。若干燥袋要再次封口，应更换活性干燥剂。如果5%RH点为粉红色而且10%RH点不为蓝色，如图3-20所示，则表示MSD暴露已超过了潮湿敏感等级(例如库存寿命过期等)，必须按照原包装警告标签上的说明进行干燥处理。若警告标签上无具体烘烤操作说明或警告标签丢失时，则必须按表3-3规定进行干燥处理。图3-19 图3-20 芯片烘烤箱分为低温烘烤箱和高温烘烤箱两类，正常工作时的烘烤温度为：40和125，分别如图3-21、22所示。图3-21 图3-22 表表3-3 MSD暴露在湿度暴露在湿度60%RH环境中时用户干燥参考条件环境中时用户干燥参考条件(车间寿命从烘烤后车间寿命从烘烤后0时刻起重新开始计时时刻起重新开始计时)器件封装最度（mm）等级烘烤温度（125）（时）烘烤温度（40）5%RH（天）1.42a3455a47910145111314192.02a3455a182431374821334352684.02a3455a48484848486767686868 烘烤干燥后应立即装入MBB中并封口，在MBB上应贴上包含有物料代码、封口时间、烘烤时间、烘烤温度、烘烤次数等信息的记录标签，标签格式如表3-4所示。填写潮湿敏感器件（MSD）烘烤取放记录表（附表3-1）。表表3-4 烘烤记录表烘烤记录表代码型号潮湿敏感等级烘烤温度烘烤数量封口时间数量第 烘烤入库时间生产批次备注:HIC从MMB中取出后应立即读数。在235条件下可获得最精确的读数。后继的应用情况与存储时间无关。3、配、发料管理、配、发料管理1）配料要建立合理的MSD生产配送补给系统，确保所有MSD都将在规定的时间限制内组装完毕。合适的材料补给可以有效的减小储藏、备料、生产期间的暴露时间。如果一批元器件中部分已使用，剩下的元器件在打开包装1小时内必须重新封口或是放入10%RH的干燥箱中。若暴露时间超过1小时，应按表3-5规定进行处理。等级袋装前干燥MBB干燥剂MSID标签警告标签1可选可选可选不要求在220和235分级时作要求2可选要求要求要求要求2a-5a要求要求要求要求要求6可选可选可选要求要求*MISD 潮湿敏感度鉴定标签表表3-5 干燥包装要求干燥包装要求 2）发料备料刚好的数量遵循最短暴露时间的原则，应尽可能采用少量发放MSD的方法，准备的数量刚好够八小时的装配量。超量发料，势必造成部分MSD在规定的时间内未装配完，这必然造成MSD必须手工从塑料托盘中移进移出。这种操作将增加MSD的机械或ESD损坏的危险性，对产品质量和成本等产生极坏的影响。4、MSD组装过程管理组装过程管理1）对MSD进行工艺跟踪 MSD要适当地分类、标记和封装在干燥的袋子中待用，一旦袋子打开，每个元器件都必须在一个规定的时间内装配和焊接完。要求对每一卷或每一盘MSD的累积暴露时间，都应进行工艺跟踪，直到所有MSD都在车间寿命期内完成了全部组装过程。2）手工记录时间为了跟踪暴露时间，要求生产操作员手工记录进入和移出干燥室或干燥袋的日期与时间(可能多次)，如图3-23所示。其目的就是为了准确地计算干燥储存所需的时间。3）根据车间环境情况适时调整MSD的车间寿命MSD自MBB中取出后，如果车间温度/湿度不满足3060%RH条件要求时，可以按表3-1列出的湿度范围和温度条件要求，适时增减车间寿命作为补偿。图3-23 4）干燥处理 任何MSD在车间寿命限定时间之前还有未组装完的，就应通过充分的干燥程序将MSD重新恢复到干燥储存状态。MSD原包装警告标签上给出了用户在自己场所重新烘烤器件的条件。当原包装警告标签上无具体烘烤操作说明或警告标签丢失时，则可按表3-3给出的条件，用户在自己场所重新烘烤器件。工艺过程中对己干燥过的MSD，在不超过3060%RH的车间环境中，若暴露时间大于8小时，则应适当地进行室温干燥，最小干燥时间为暴露时间的5倍。干燥完毕后重新设置车间寿命的计时。如果车间寿命或温度/湿度条件超出，在再流焊接或重新进行安全存储前，MSD必须按照表3-3要求进行干燥处理。对焊接可靠性的影响 氧化风险烘烤MSD时可能会引起引脚表面氧化或过量的金属间化合物的生成，从而在板级组装过程中造成焊接可靠性问题。因此，MSD烘烤温度和时间将受到可靠性要求的制约。除非供应商额外指明，否则元器件烘烤应在一个烘烤周期内一次完成。如果需要超过一个烘烤周期，应咨询供应商。不要将元器件存储在烘焙温度下的炉子中。载体除湿风险MSD载体材料在除湿过程，应确保不超出干燥烘烤的安全范围，以避免可靠性可能受到影响。5、退料管理、退料管理1）退料退料时，已经装载在贴装机器上的MSD必须取下来，连同托盘和盘带一道返回库房，供以后继续使用。MSD所有的标识数据及对应的出库时间跟踪记录，应完整地从原来的标签上转移过来并随MSD一道保存。退回重新储存的MSD散料，须把暴露的时间也计算到干燥储存的时间里去，并根据出库时间跟踪记录优先出库。2）每一件东西都进行烘焙与条相比，另一种较简单的管理办法是：有系统地烘焙所有生产后剩下的装有MSD的托盘和卷盘。对此，IPC/JEDEC标准规定：高温载体高温载体对包装在高温载体（如高温托盘）中的MSD，可在载体中进行125C烘烤，烘烤时间为48小时。低温载体低温载体包装在低温载体（如料盒、托盘、带卷）中的MSD，当烘烤温度高于40C时，不能在载体内直接烘烤。如果要求在较高的温度中烘烤，元器件应从低温载体中取出，转入对高温安全的载体中烘烤，烘烤完毕后再重新装入低温载体。而对在卷盘和低温托盘上的MSD必须以40烘焙68天。注意：手工操作会增加机械和ESD损伤的危险。纸及塑料容器制品纸及塑料容器制品纸及塑料容器制品，如纸板箱，气泡膜包装，塑料包裹等，烘烤前应把载体外面的这类物品去掉。塑料管上缠绕的橡皮带 及塑料托盘上的捆绑带在高温（125C）烘烤前也必须取下。烘烤时间烘烤时间烘烤时间从所有MSD均达到指定温度时开始起算。ESD保护保护当元器件在低湿度(干燥)环境下烘烤后，用真空吸针手工处理时，应进行适当的ESD防护处理。3）重新干燥包装 分类为2a-5a级别的MSD在封入MBB前应按表3-5要求重新进行干燥包装。介于干燥与封口之间的时间必须不超过MET下限时间。如果供应商提供的实际MET大于默认值24小时，则应采用实际时间。注意：如果托盘、料管或带卷等材料没有烘烤就放入袋中，包含在这些材料中的附加湿气也要求被吸收。七、焊接七、焊接1、再流焊接、再流焊接1）温度）温度 在再流焊接过程中MSD元器件体温度不得超过标注在警告标签上的设定值。否则将直接影响元器件焊接的可靠性。2）温度曲线参数 在再流焊接过程中，虽然体温度在再流焊接中是最关键的参数，但其他参数，如高温中总的暴露时间和加热速率，也影响MSD焊接的可靠性，因此，均须妥善处理。3）多次再流焊接 如果进行了一个以上的多次再流焊接过程，必须小心确保在最后一道再流焊接前 的所有MSD，无论是贴装的还是不贴装的，都不能超过他们的车间寿命。每个MSD最多只能经受住三次再流焊接工序。如果因为某种原因需要超过三次的,应向供应商咨询。4）再流焊接温度标识 若需使用235的高温再流焊接等级为1级的MSD时，在“警告”标志上须注明再流焊接温度，警告标签应贴在MBB上或最外层运输箱上。在220温度下再流焊接的 MSD不需要任何与潮湿相关的标签。注意注意1：元器件体温度可能与引脚或焊球间温度差别很大，特别是在IR和IR/热风再流焊接过程中，所以必须分开测量。注意注意2：一些热风焊接工艺可能要求MSD元器件体加热温度高过220，如果超过了分类温度，则潮湿预警或时间-温度限制要求可能会超出本规范规定范围，此时应咨询供应商。5）第6级MSD 划分为第6级的MSD必须在上线生产前烘烤干燥，然后在标签指定的限制时间内完成再流焊接。2、返修、返修1）返修过程中MSD的管理 在打开MBB后，MBB中所有元器件均应在标注的车间寿命前，完成包括返修在内的所有高温再流焊接过程。若余下不能焊完的MSD应再次封入MBB中或存入干燥橱中。如果车间寿命或车间环境超过标准时，可参照条款处理。2）板级返修 若要将器件从PCB板上取下，推荐使用局部加热方法，所有表面贴装器件的最大体温度不要超 出200，以确保与MSD相关的元器件的损伤降到最低；如果元器件温度超过200，可要求PCBA在返修前烘烤；元器件温度应在元器件体的顶部中心测量；如果取下的器件再次使用，建议在进行再贴装前将其烘烤干燥。替换的元器件应在规定的车间寿命内替换完毕。推荐采用局部加热再流焊进行返修替换，这样整块PCBA就不必再次经历再流焊接温度的影响。注意注意 当邻近元器件上的温度高于183时，可能会引起某些焊点局部回流，而导致潜在的焊点可靠性问题。八、流程责任八、流程责任 从配送发料开始，MSD在各操作流程中必须按潮湿敏感器件（MSD）在线暴露时间表(附表3-2)要求，手工填写，以跟踪其暴露时间。1、入库验收、入库验收 MSD入库验收由质量部IQC根据本规范相关条件进行；验收完毕后，根据验收结果，做出不同的处理：接受：接受：应签署接受通知单，通知仓储人员接收入库；拒收：拒收：应签署柜受通知单，通知相关人员退货。2、储存、发料、储存、发料 储存保管由配送部安排专人（必须经过MSD培训并取得上岗证）按本规范相关条件规定进行；仓储保管人员严格按计划数量发料，并在发料单上签注发出的准确时间（特别注明从MBB中取出的时间）；3、配送、配送 配送由专职人员负责，并按生产计划单的数量以最短的时间及时配送到相关工序；配送过程应有详细的时刻记录（即接收时刻和配送到工序上的时刻）。4、组装、组装 组装工序（贴片、返修）操作人员应以最短的暴露时间完成贴片和返修工作，禁止让MSD在工序上作无效暴露。当出现不可预料的意外情况时，应核算车间寿命，寿命超过时应按本规范相应条款先进行烘烤处理后，再继续工序；操作工应准确填写操作完成的时刻，并及时转移到再流焊接工序。5、再流焊接、再流焊接 再流焊接操作时，操作者首先应根据潮湿敏感器件（MSD）在线暴露时间表核算MSD已经在生产线上暴露的累积时间，判断是否超出规定的车间寿命期，并做出相应的处理；若未超出车间寿命时，操作者应在最短的暴露时间内焊接完；按上述潮湿敏感器件（MSD）在线暴露时间表准确填写流入该工序和完成操作的时间后，交QC确认后归案。附表附表3-1 潮湿敏感器件（潮湿敏感器件（MSD）烘烤取放记录表）烘烤取放记录表日期元件代码元件数量放入时间烘箱温度放入签名取出时间取出签名附表附表3-2 潮湿敏感器件（潮湿敏感器件（MSD）在线暴露时间表）在线暴露时间表物料代码潮湿敏感等级车间寿命（h）数量工序名接收时间交出时间经手人签名QC确认备注：