潮湿敏感性元件介绍

潮湿敏感性元件的主题是相当麻烦但很重要的-并且经常被误解的。由于潮湿敏感性元件使用的增加,诸如薄的密间距元件(fine-pitchdevice)和球栅阵列(bga,ballgridarray),使得对这个失效机制的关注也增加了。当元件暴露在回流焊接期间升高的温度环境下,陷于塑料的表面贴装元件(smd,surfacemountdevice)内部的潮湿会产生足够的蒸汽压力损伤或毁坏元件。常见的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。在一一些极端的情况中,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”效益)。

  ipc-美国电子工业联合会制订和发布了ipc-m-109,潮湿敏感性元件标准和指引手册。它包括以下七个文件:

ipc/jedecj-std-020塑料集成电路(ic)smd的潮湿/回流敏感性分类ipc/jedecj-std-033潮湿/回流敏感性smd的处理、包装、装运和使用标准ipc/jedecj-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,printedwiringboard)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

  原来的潮湿敏感性元件的文件,ipc-sm-786,潮湿/回流敏感性ic的检定与处理程序,不再使用了。

  ipc/jedecj-std-020定义了潮湿敏感性元件,即由潮湿可透材料诸如塑料所制造的非气密性包装的分类程序。该程序包括暴露在回流焊接温度接着详细的视觉检查、扫描声学显微图象、截面和电气测试等。

  测试结果是基于元件的体温,因为塑料模是主要的关注。`标准的回流温度是220°c+5°c/-0°c,但是回流试验发现,当这个温度设定为大量元件的电路板的时候,小量元件可达到235°c。如果可能出现更高的温度,比如可能出现小量与大量元件的情况,那么推荐用235°c的回流温度来作评估。可使用对流为主、红外为主或汽相回流设备,只要它可达到按照j-std-020的所希望的回流温度曲线。

  下面列出了八种潮湿分级和车间寿命(floorlife)。有关保温时间标准的详情,请参阅j-std-020。

1级-小于或等于30°c/85%rh无限车间寿命2级-小于或等于30°c/60%rh一年车间寿命2a级-小于或等于30°c/60%rh四周车间寿命3级-小于或等于30°c/60%rh168小时车间寿命4级-小于或等于30°c/60%rh72小时车间寿命5级-小于或等于30°c/60%rh48小时车间寿命5a级-小于或等于30°c/60%rh24小时车间寿命6级-小于或等于30°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(参阅j-std-020)确定一个估计的车间寿命,而失重(weight-loss)分析确定需要用来去掉过多元件潮湿的烘焙时间。j-std-033提供有关烘焙温度与时间的详细资料。

  ipc/jedecj-std-033提供处理、包装、装运和烘焙潮湿敏感性元件的推荐方法。重点是在包装和防止潮湿吸收上面-烘焙或去湿应该是过多暴露发生之后使用的最终办法。

  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。

  1级。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。

  2级。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。

  2a~5a级。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。

  6级。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。

  元件干燥使用去湿或烘焙两种方法之一。室温去湿,可用于那些暴露在30°c/85%rh条件下少于8小时的元件,使用标准的干燥包装方法或者一个可以维持25°c±5°c、湿度低于10%rh的干燥箱。

  烘焙比许多人所了解的要更复杂一点。对基于级别和包装厚度的干燥前与后的包装,有一些烘焙的推荐方法。预烘焙用于干燥包装的元件准备,而后烘焙用于在车间寿命过后重新恢复元件。请查阅并跟随j-std-033中推荐的烘焙时间/温度。烘焙温度可能通过氧化引脚或引起过多的金属间增生(intermetallicgrowth)而降低引脚的可焊接性。不要将元件存储在烘焙温度下的炉子内。记住,高温托盘可以在125°c之下烘焙,而低温托盘不能高于40°c。

  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。

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计