簡介
本文旨在為半導體客戶提供必要的包裝,儲存和處理指南以避免表面貼裝元器件的包裝在回流工藝中出現封裝分層,封裝破裂等現象。
本文適用于使用干燥包裝運輸,塑料封裝的SMD 這樣的半導體濕敏性元器件。濕敏性元器件包括(但 不限于)小外形J引腳(SOJs),塑料芯片載體(PL CCs),四方扁平封裝(QFPs),塑料四方扁平封 裝(PQFPs),薄型四方扁平封裝(TQFPs),薄小 出線封裝(TSOPs),小外形集成電路(SOICs), 塑料球柵陣列(PBGAs),收縮小外形封裝(SSOPs) 和超薄緊縮小型封裝(TSSOPs)。
SMD包裝限制
在回流過程中,SMD暴露在高溫下,來自大氣的內部水分會蒸發。蒸氣壓可造成內部分層或包裝材料與模具,引線框架,基片界面分離并損傷接合線。在這種壓力下,zui嚴重的可導致模具化合物形成裂紋,使模具暴露在的外部環境中。這些損害可能直接或間接影響器件可靠性。借助以下指導,半導體客戶能避免類似問題發生
干燥包裝說明
干燥包裝包括干燥劑,密封在防潮袋(MBB)中的濕度指標卡(HIC)及條碼標簽。MBB提供ESD保護,具備所需機械強度和柔韌性,防穿透,可熱封。每個包裝中的干燥劑可保證內部相對濕度低于10%,溫度在25℃。
應用指南
濕度指示卡利用色斑及干烤詳細說明,為客戶提供簡單有效的方式來驗證包裝內濕度水平。制造商零件編號(MPN)上的條碼標簽顯示包裝密封日期,SMD濕敏度等級(MSL),車間壽命及允許超過MBB的暴露時間。半導體表面貼裝元器件MSL按照12MSB17722C,IPC / JEDEC J-STD -020D及可靠性鑒定過程分類。濕度/回流敏感性按照Nonher− metic固態表面貼裝器件和JEDEC A113分類,在可靠性測試之前,對塑料表面貼裝器件進行預處理。
儲存要求及脫離干燥包裝的時間限制
當SMD脫離干燥包裝時,根據MSL將每個SMD 進行分類以確定合適的包裝,儲存和處理要求。表1 列出了MSL,車間壽命,包裝,貯存條件和回流焊工藝之前的車間壽命。
表1. 超過車間壽命或曝光≤60% RH后SMD封裝烘烤條件(用戶烘烤:烘烤后,車間壽命從0時開始計算)。
干燥包裝 | 儲存TH | 工廠環境下車間壽命(脫離包裝)≤30℃/60%RH或綜上所述 | |
1 | No | 30℃/90%PH | 無限≤30°C/85%RH |
2 | Yes | 30℃/60%PH | 一年 |
2a | Yes | 30℃/60%PH | 4周 |
3 | Yes | 30℃/60%PH | zui大168小時 |
4 | Yes | 30℃/60%PH | zui大72小時 |
5 | Yes | 30℃/60%PH | zui大48小時 |
Yes | 30℃/60%PH | zui大24小時 | |
6 | Yes | 30℃/60%PH | 使用前必須烘烤。烘烤后, 在標簽限制范圍內回流。 |
安全儲存要求
如果客戶不能在的時間內安裝SMD或工廠環境超過允許的zui高溫度或濕度,客戶可以通過以下安全儲存方法減少水分吸收,以維持車間壽命:
干燥包裝 從密封日起,SMD干燥包裝保質期zui少為 12個月,并在<40°C/90% RH的環境中儲存。
干氣儲存柜,氧氣或干燥凈化氣體儲存柜相對濕度較低(25±5℃),打開或關閉儲存柜門,能在1小時內恢復所需濕度
10%RH干燥柜 根據J-STD-033B.1規定,沒有密封在 MBB的SMD 可在≤10%RH的干燥氣氛柜中保存(不超過zui大時間)。如果超出時限,需烘烤恢復車間壽命。
表2. 超過車間壽命或曝光≤60% RH后SMD封裝烘烤條件(用戶烘烤:烘烤后,車間壽命從0時開始計算)。
包裝厚度 | 等級 | 烘烤在125°C下進行 | 烘烤在90°C,≤5%下進行 | 烘烤在40°C,≤5%下進行 | |||
超過車間壽命 >72小時 | 超過車間壽命 ≤72小時 | 超過車間壽命 >72小時 | 超過車間壽命 ≤72小時 | 超過車間壽命 >72小時 | 超過車間壽命 ≤72小時 | ||
Thickness≤1.4mm | 2 | 5hours | 3hours | 17hours | 11hours | 8days | 5days |
2a | 7hours | 5hours | 23hours | 13hours | 9days | 7days | |
3 | 9hours | 7hours | 33hours | 23hours | 13days | 9days | |
4 | 11hours | 7hours | 37hours | 23hours | 15days | 9days | |
5 | 12hours | 7hours | 41hours | 24hours | 17days | 10days | |
16hours | 10hours | 54hours | 24hours | 22days | 10days | ||
Thickness>1.4mm≤2.0mm | 2 | 18hours | 15hours | 63hours | 2days | 25days | 20days |
2a | 21hours | 16hours | 3days | 2days | 29days | 22days | |
3 | 27hours | 17hours | 4days | 2days | 37days | 23days | |
4 | 34hours | 20hours | 5days | 3days | 47days | 28days | |
5 | 40hours | 25hours | 6days | 4days | 57days | 35days | |
48hours | 40hours | 8days | 6days | 79days | 56days | ||
Thickness>2.0mm≤4.5mm | 2 | 48hours | 48hours | 10days | 7days | 79ays | 67days |
2a | 48hours | 48hours | 10days | 7days | 79days | 67days | |
3 | 48hours | 48hours | 10days | 8days | 79days | 67days | |
4 | 48hours | 48hours | 10days | 10days | 79days | 67days | |
5 | 48hours | 48hours | 10days | 10days | 79days | 67days | |
48hours | 48hours | 10days | 10days | 79days | 67days | ||
Thickness | 2-6 | 96hours | As above per | Not applicable | As above per package thickness and moisture level | Not applicable | As above per package thickness and moisture level |
5%RH沒有密封在MBB的SMD 可在≤5%RH的干燥氣氛柜中無限期保存,相當于儲存在MBB中。
干燥程序及要求
無法按照規定儲存或處理的SMD在回流前須經過烘烤干燥以恢復車間壽命。然后再次密封在備有干燥劑的MBB中重置保質期。
濕敏性SMD當暴露在≤60%RH環境下,無論時長時短,都應在回流前充分烘烤(見表2)或包裝前干燥(見表3)。
Level | Bake at 125°C | Bake at 150°C | |
≤1.4 mm | 2 | 7hours | 3hours |
2a | 8hours | 4hours | |
3 | 16hours | 8hours | |
4 | 21hours | 10hours | |
5 | 24hours | 12hours | |
28hours | 14hours | ||
>1.4 mm ≤2.0mm | 2 | 18hours | 9hours |
2a | 23hours | 11hours | |
3 | 43hours | 21hours | |
4 | 48hours | 24hours | |
5 | 48hours | 24hours | |
48hours | 24hours | ||
>2.0 mm ≤4.5mm | 2 | 48hours | 24ours |
2a | 48hours | 24hours | |
3 | 48hours | 24hours | |
4 | 48hours | 24hours | |
5 | 48hours | 24hours | |
48hours | 24hours |
使用干燥包裝或干燥柜進行的常溫干燥也可在≤30℃ 60%RH的環境下干燥SMD。如果干燥包裝中總的干燥劑曝光時間≤30分鐘,干燥劑可重復使用。
對MSL 2,2a和3種類包裝來說,其車間壽命曝光時間≤12小時,干燥劑至少需要5倍的曝光時間來干燥SMD 包裝以重置車間壽命。這可以通過干燥包裝或貯存在≤10 %RH的干燥柜中實現。
對MSL 4,5和種類包裝來說,其車間壽命曝光時間 ≤8小時,干燥劑至少需要10倍的曝光時間來干燥SMD包裝以重置車間壽命。這可以通過干燥包裝或貯存在≤5% RH的干燥柜中實現。
所用烤爐應有適當通風條件并能維持≤5%RH的所需溫度。
在125℃條件下烘烤SMD時,可使用高溫/運輸載體,除非制造商另有說明。如果使用低溫載體,載體中的SMD 烘烤溫度只能≤40℃。如需更高烘烤溫度,應將SMD傳輸到熱安全載體進行烘烤。在烘烤前,撕掉載體周圍所有紙質或塑料包裝。
應小心從運輸容器中取出SMD,保持引線共面性并防止機械損傷。處理SMD時,應做好適當的預防措施,避免ESD損壞。
當烘烤完,車間壽命復位后,應遵守安全儲存要求。
注意:
對所有干燥的SMD,客戶必須遵守相同的儲存要求和時限。
回流工藝在組裝過程中,也許要經過單次或多次加工。對單個元件進行貼裝/移除返工。啟用MBB后,在規定車間壽命到期前,包裝中所有的SMD都要經過回流工藝,然后再密封在MBB中,或按照安全儲存要求儲存在干燥柜中。如果超出車間壽命或規定的工廠環境,請參閱干燥程序及要求。回流過程中,確保不超過S MD條碼標簽上的額定溫度,否則將影響產品可靠性。
注意:
在紅外和紅外/對流回流工藝中,必須確認元件主體溫度,此溫度可能與錫球溫度不同。如果熱氣粘接工藝所需加熱溫度(> 225℃)超過元件zui高安全溫度,應咨詢供應商"
應遵守JESD22-A113熱回流曲線參數。雖然在回流過程中,元件主體溫度是zui重要參數,也應考慮其它參數,因為它們也會影響元件可靠性。
如果需要數次回流,確保SMD(裝載或卸載)在zui后一次回流前不超過車間壽命。如果電路板上任何元件超出其車間壽命,需要在下一次回流前*行烘烤,見表2。
注意:
車間壽命無法通過回流或返工重置。對于腔體封裝,里面可能含有水分,*次回流后進行清水處理,會出現多余水分,可導致額外風險。
每個元件zui多只能進行三次回流。如超出三次,需咨詢供應商。
可通過智能料倉,自動對元器件在一定溫濕度環境存儲,進行自動化管理。
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