初步认识对潮湿敏感器件的处理
工程技术中心部品认证组
在电子产品组装工艺实施的过程中，注意对潮湿敏感器件（moisture-sensitive devices 简称MSD）的追踪正愈来愈受到人们的重视。相对于十几年的ESD有关的问题，我们普遍都对潮湿问题缺乏控制。更短的开发周期、不断缩小的尺寸、新的材料和更大的芯片正造成MSD数量的迅速增长和潮湿/回流敏感性水平更高。诸如BGA、CSP这类面积排列封装的使用量增长也已经有重大影响。
当元器件制造厂商增大采用具有抗潮湿材料的模铸工艺的时候，潮湿气体可能仍会在某些元器件的接合面处进入到器件的内部，所引起的常见失效模式包括：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，所以必须进行返修甚至要废弃该元件。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，影响产品品质。 基于此种情况考虑，目前公司对于来料把关越来越严格，开始规范一系列影响产品可靠性的工作内容，其中就包括加强对潮湿敏感器件的管控。
初步认识对潮湿敏感器件的处理 工程技术中心部品认证组 在电子产品组装工艺实施的过程中，注意对潮湿敏感器件（moisture-sensitive devices 简称MSD）的追踪正愈来愈受到人们的重视。相对于十几年的ESD有关的问题，我们普遍都对潮湿问题缺乏控制。更短的开发周期、不断缩小的尺寸、新的材料和更大的芯片正造成MSD数量的迅速增长和潮湿/回流敏感性水平更高。诸如BGA、CSP这类面积排列封装的使用量增长也已经有重大影响。 当元器件制造厂商增大采用具有抗潮湿材料的模铸工艺的时候，潮湿气体可能仍会在某些元器件的接合面处进入到器件的内部，所引起的常见失效模式包括：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，所以必须进行返修甚至要废弃该元件。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，影响产品品质。 基于此种情况考虑，目前公司对于来料把关越来越严格，开始规范一系列影响产品可靠性的工作内容，其中就包括加强对潮湿敏感器件的管控。
在元件处理、跟踪和控制中任何可能的改进都预示着在该领域中产品可靠性的改善。所以有关专家制定了一些标准来帮助确定元器件的潮湿敏感特性，以及如何对此类元器件进行处理和评估。该项标准就是IPC-M-109，即《潮湿敏感性元件标准和指引手册》，它是由美国电子工业联合会（IPC）和电子元件焊接工程协会（JEDEC）之间共同研究的产物，包括以下七个文件：
IPC/JEDEC J-STD-020 塑料集成电路(IC)SMD的潮湿/回流敏感性分类
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
IPC/JEDEC J-STD-035 非气密性封装元件的声学显微镜检查方法
IPC-9501 用于评估电子元件(预处理的IC元件)的印刷线路板(PWB, printed wiring board) 的装配工艺过程的模拟方法
IPC-9502 电子元件的PWB装配焊接工艺指南
IPC-9503 非IC元件的潮湿敏感性分类
IPC-9504 评估非IC元件(预处理的非IC元件)的装配工艺过程模拟方法
对于部品认证人员来说，主要通过IPC/JEDEC J-STD-020和IPC/JEDEC J-STD-033帮助确定元器件的潮湿敏感性，并与生产部门以此为依据提出对该类部品的管理、使用方法建议，以减少由于潮敏器件的失效而导致的产品品质问题。
一、MSD信息管理
与MSD控制有关的首要问题是的MSD信息标识，如果元件不是在干燥袋中收到的，或者如果袋子没有适当地标识MSL等级信息，那么有可能当作非潮湿敏感元件处理的危险。公司的ERP系统已经能够方便可靠地确认元件对应的有关的信息，建议还应该包括潮湿敏感性信息。
常见的MSD部品，主要是托盘和带卷的外包装标签上都会标有MSL的相关信息，同时有一些器件外包装上并没有潮湿敏感信息，此时除了要确定来料是否为原厂包装外，还要向供应商确认元件的潮湿敏感信息，最好要求供应商主动提供这类信息。
根据潮湿敏感级别等信息，我们就可以针对器件的潮湿敏感特性来进行对应管理，确定其在一定环境条件下暴露时间限度，以及确定对受潮器件进行烘焙时环境参数和烘焙时间的设置。
二、MSD器件暴露时间管理
将元件暴露的时间全部累计起来，包括从元件来料、托盘到卷盘的再分装、元件贴放系统上料和取料，一直到元件装配在PCB上并通往回流焊炉。各种MSD器件的潮湿敏感等级、分类、包装模式各不相同。仓库方面有用彩色标签来区别部品的贮藏时间，对于潮敏等级高的器件来说很不准确，而且到了生产线上基本就没有再统计了；有些器件则在进货时就没有严格的防潮包装，暴露时间就更加不确定。MSD的正确保管和处理是一件很可怕的事，对于公司来说绝对需要大量的时间和精力来完善这套体系。
根据同行业其他公司的做法来看，主要有两种比较极端的方式，其中一种就是采用RFID等技术来建立一套繁琐的系统，用来精确地对MSD器件的暴露时间自动进行追踪，这种方式需要较大的成本投入，花费大量时间精力；另一种则是以许多的假设条件，建立可行的简化的工作程序，这样又造成在装配那些需要烘焙的元件时也把不需要的给一起烘焙了。对我们来说，应该结合公司生产的流程特点，来制定适合公司特点的管理流程。
（下面列出了八种潮湿分级和车间寿命。有关保温时间标准的详情，可以参阅 J-STD-020。
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 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。
三、MSD器件干燥箱的选型
在IPC-M-109中的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）中，对在在潮湿空气之中暴露过的IC，制定了将其放置在RH10%干燥箱中，以恢复IC寿命的规定。于是各电子企业纷纷计划购买能将箱内湿度控制在RH10%以下的常温自动干燥箱（又称干燥柜、电子干燥箱等名称）。因此目前我们对这种产品的选型问题，就提上了桌面。
查阅相关信息，得出符合IPC/JEDEC J-STD-033标准的常温自动干燥箱选型的要点如下：
（1）根据用途要求选型：由于间隙除湿式产品的除湿速度较慢，虽然也能下到RH10%以下，符合IPC/JEDEC J-STD-033标准的要求。但这种产品实际上比较适合不常开门的存储型用户，如研究实验部门等用户。对于车间等将干燥箱作为工具型使用，每天多次开门的用户，使用间隙除湿式产品就存在问题，最好选用连续除湿式产品。
（2），根据可靠性要求选型：长期存储型使用的干燥箱，由于开门取放物品的次数少，一旦箱内湿度降到用户设定控制值后，便长时间不再启动，这对排潮门驱动的动力源的耐久性相应较低。对于工具型使用，和存储重要物品，对可靠性要求高的用户，不宜选择记忆合金驱动的产品，因为频繁的开门取物很容易造成记忆合金的疲劳导致功能失效。
（3）,根据防静电的要求选型：静电对电子器件的危害已众所周知。环境湿度越低，静电危害越大。因此在RH10%以下的超低湿干燥环境中取放IC，必需购买不锈钢箱体产品或购买箱体隔板喷有抗静电涂料的产品。此外，箱体还应有静电泻放接地设置。抗静电涂料有抗静电烤漆和抗静电树脂两种，在车间环境下以选择喷抗静电树脂的产品为宜。
（4），根据控制精度的要求选型：A, 采用计算器控制的全数字电路产品，采用电子式湿度传感器和数码湿度表，有CPU，存储器等。特征是用户设置箱内湿度是采用“+”“-”键或“上”“下”键的方式，每按一下，设定值增减1%，按住不放，设定值就会不断上升或下降。这种产品控制可靠性和精度都高。B, 以模拟电路为主，有部分数字电路的混合电路产品。采用电子式湿度传感器和数码湿度表，但无 CPU，存储器等。特征是用户设置箱内湿度是采用多个发光二极管分段显示，按一下设置键跳一个发光二极管发亮，表示箱内湿度设置增加或减少10%，不能按1%湿度值为单位进行连续设置。这种产品不能精确设置，控制可靠性和精度都不如采用计算器控制的产品。
对于公司来说，我们主要注意的是IC类潮敏器件，但是其他部品如：液晶显示器件、电容、陶瓷器件、接插件、开关件、焊锡、PCB、晶体、硅晶片、石英振荡器、SMT胶、电极材料粘合剂、电子浆料、高亮度器件等，它们也会不同程度的受到潮湿的危害。目前首先完善IC类MSD器件的防潮管理机制，再扩展到其他类别的部品。
建议近期要做的几件事：加强供应商管理，强调原厂包装；MSD器件防潮等级的确认；除湿干燥箱选型认证。
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