非氣密性SMD器件潮濕敏感度問題

作者：LEADTECK領泰半導體（深圳）有限公司授權代理方案設計代理商KOYUELEC光與電子

MSD危害作用在焊接、包括維修的加熱過程中。 重視并研究MSD問題，對加工、運輸、器件選型和倉庫管理起指導作用。 技術的進步加深MSD問題 面陣列封裝器件(如：BGA ,CSP)使用數量的不斷增加。面陣列封裝器件趨向于采用卷帶封裝，每盤卷帶可以容納非常多的器件，這延長了器件的曝露時間。

潮濕對可靠性帶來的危害

電氣短路

金屬氧化

電化學腐蝕

MSD危害

MSD危害作用在焊接、包括維修的加熱過程中。

重視并研究MSD問題，對加工、運輸、器件選型和倉庫管理起指導作用。

技術的進步加深MSD問題

面陣列封裝器件(如：BGA ,CSP)使用數量的不斷增加。面陣列封裝器件趨向于采用卷帶封裝，每盤卷帶可以容納非常多的器件，這延長了器件的曝露時間。

貼裝無鉛化。無鉛合金的回流峰值溫度更高，它可能使MSD的濕度敏感性至少下降1或2個等級。

MSD (Moisture Sensitive Devices)潮濕敏感器件MSD主要指非氣密性SMD器件。包括塑料封裝、其他透水性聚合物封裝（環氧、有機硅樹脂等）。一般IC、芯片、電解電容、 LED等都屬于非氣密性SMD器件。

MSL (Moisture Sensitivity Level)潮濕敏感等級

MSD分級，等級越高，對濕度越敏感，也越容易受濕氣損害。可分為1、2、2a、3、4、5、5a、6，其中1級器件不是MSD。

MSD封裝材料

以陶瓷、金屬材料封裝的半導體組件的氣密性較佳，成本較高，適用于可靠性要求較高的使用場合。以塑料封裝的半導體組件的氣密性較差，但是成本低，因此成為電視機、電話機、計算機、收音機等民用品的主流。

我們現在使用的器件主要以氧環樹脂為主。

常用術語

MBB: Moisture Barrier Bag 防潮袋

HIC: Humidity Indicator Card 潮濕指示卡

Floor life: MSD離開密封環境，暴露在空氣中的時間

Shelf life: MSD器件能存放在干燥袋中的最小時間，從袋密封日期開 始，通常最小不低于12個月

參考文獻：

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的處理、包裝、運輸。

J-STD-020: MSL分類標準。

JEP113: MSD標簽說明。

在回流區，整個器件要在183度以上60-150s左右，最高溫度在220-235度（SnPb共晶）。

無鉛焊接的峰值溫度、預熱溫度更高，最高溫度在245-260度。

在回流區的高溫作用下，器件內部的水分會快速膨脹，器件的不同材料之間的配合會失去調節，各種連接則會產生不良變化，從而導致器件剝離分層或者爆裂，于是器件的電氣性能受到影響或者破壞。破壞程度嚴重者，器件外觀變形、出現裂縫等（通常我們把這種現象形象的稱作“爆米花”現象）。

像ESD破壞一樣，大多數情況下，肉眼是看不出來這些變化的，而且在測試過程中，MSD也不會表現為完全失效。

影響MSD的參數主要是器件材料和器件的幾何尺寸，幾何尺寸主要是指厚度。

1. 厚度對器件潮濕敏感度的影響體現在兩個方面：

1. 厚度大（體積大）的器件溫度升高慢，相對厚度小（體積小）的器件來說危害時間短。

2. 濕氣完全滲透厚度大的器件所需要的時間長，即其Floor life相對要長。

2. 材料對器件潮濕敏感度的影響體現在透水性

審核編輯黃昊宇