MSD控制技術(shù)規(guī)范

1、1、簡介：SMD 器件的出現(xiàn)直接帶來了新的挑戰(zhàn)，而這些挑戰(zhàn)的重心又在于包裝的品質(zhì)和可靠性，周圍環(huán)境中的 濕氣會通過包裝材料滲透到包裝內(nèi)部，并在不同材料的表面聚結(jié)。在組裝工藝中， SMD 元件貼裝在 PCB 上時會經(jīng)歷超過 200，在焊接時，濕氣的膨脹會造成一系列的品質(zhì)問題。本規(guī)范遵照 IPC/JEDEC有關(guān)的潮敏標準擬制， 主要體現(xiàn)潮濕敏感器件在公司控制處理各環(huán)節(jié)的規(guī)范性要 求。本規(guī)范由塑封器件潮濕敏感定義、潮濕敏感器件分級要求、潮濕敏感器件包裝要求、潮濕敏感器件干 燥要求、潮濕敏感器件使用及注意事項等內(nèi)容組成。2、目的：為改進 MSD 控制水平，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，同時提高技術(shù)人員對潮

2、敏器件的認識水平，規(guī)范 研發(fā)、市場和生產(chǎn)階段對易潮敏器件的正確處理。3、范圍： 本規(guī)范規(guī)定了潮濕敏感器件等級要求、包裝要求、操作及處理方法等方面的技術(shù)指標和控制措施。 本規(guī)范適用于步步高教育電子有限公司各類潮濕敏感器件（以下簡稱MSD）驗收、儲存、配送、組裝等過程中的管理。供應(yīng)商和外協(xié)廠商均可以參照本規(guī)范執(zhí)行。4、職責(zé)：供應(yīng)資源開發(fā)部負責(zé)濕度敏感器件的采購。 材料技術(shù)部負責(zé)提供濕度敏感器件的規(guī)格書。 工藝工程部負責(zé)濕度敏感器件的管控方案制定和外協(xié)生產(chǎn) MSD 使用指導(dǎo)。 物流管理部倉儲科負責(zé)對濕度敏感器件的儲存（原包裝密封儲存、再次真空包裝儲存、干燥短期儲存） 。 品質(zhì)部負責(zé)濕度敏感器件的來料

3、檢驗和現(xiàn)場使用監(jiān)督以及使用異常的反饋。生管部（含 SMT 外協(xié)廠商）負責(zé)濕度敏感器件的使用以及車間使用壽命的控制。5、關(guān)鍵詞：潮濕敏感、 MSD、 MSL、溫度、相對濕度、干燥、烘烤、 MBB6、 規(guī)范引用的文件：序號編號名稱1J-STD-020CMoisture/Reflow Sensitivity Classification for Plastic Integrated Circuit SurfaceMount Devices2J-STD-033BStandard for Handling, Packing, Shipping, and Use of Moisture/Reflow Se

4、nsitiveSurface Mount Devices7、 術(shù)語和定義：PSMD（ Plastic Surface Mount Device ）：塑料封裝表面安裝器件。MSD（Moisture Sensitive Device ）：潮濕敏感器件。指非氣密性封裝的表面安裝器件。MSL（Moisture Sensitive Level ）：潮濕敏感等級。指 MSD 對潮濕環(huán)境的敏感程度。 MBB（ Moisture Barrier Bag ）：防潮包裝袋。 MBB 要求滿足相應(yīng)指標的抑制潮氣滲透能力。 倉儲壽命（ Shelf Life）：指干燥包裝的潮濕敏感器件能夠儲存在沒有打開的內(nèi)部環(huán)境濕度符

5、合要求 的濕氣屏蔽包裝袋中的最短時間。車間壽命（ Floor Life）：指濕度敏感器件從濕度屏蔽包裝袋中取出或干燥儲存或干燥烘烤后到過回 流焊接前的時間。制造商曝露時間（ MET）：制造商烘烤完成至烤箱取出，到器件到達回流焊之前可能暴露到大氣環(huán) 境條件的最大累積時間。干燥劑：一種能夠保持相對低的濕度的吸收劑。濕度指示卡 （ HIC）：一張印有對濕度敏感的化學(xué)材料的卡片，當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生變化時， 印在卡片上的化學(xué)材料的顏色也相應(yīng)的改變一般由藍色（干燥時）變?yōu)榉奂t色（潮濕時） ，用于對濕度監(jiān) 控；RH：relative humidity 濕度的一種表示方式?？諝庵袑嶋H所含水蒸氣的密度和同溫下飽和水

6、蒸氣密 度的百分比值。由于同下蒸汽密度與蒸汽分壓成正比，所以相對濕度也等于實際水蒸汽分壓和同 溫下飽和水蒸氣壓力的百分比。8、 潮濕敏感定義 由于塑料封裝材料的非氣密性，塑封器件在潮濕環(huán)境中容易吸收水汽。表面安裝工藝（回流焊接）時，塑 料封裝體內(nèi)吸收的水汽在高溫條件下氣化膨脹，引起器件封裝分層或內(nèi)部損壞等可靠性缺陷。具有該類吸潮特 征的器件定義為潮濕敏感器件（ MSD）。MSD 潮濕敏感特性的主要影響因素包括：a、封裝因素： 封裝體厚度和封裝體體積；b、環(huán)境因素： 環(huán)境溫度和環(huán)境相對濕度；c、暴露時間的長短。備注： 1、 MSD包括但不限于 PSMD，任何潮氣可滲透材料封裝的表面安裝工藝器件均

7、為MSD。2、 PSMD潮濕敏感定義 MSD 在表面回流焊接工藝時的高溫暴露要求，采用其它非回流焊接工藝進行安 裝的 MSD，安裝時如果器件封裝體溫度 <200，可不在 MSD 控制范圍內(nèi)。9、 敏感器件分級要求潮濕敏感等級（ MSL）定義：根據(jù) JEDEC J-STD-020C潮 濕敏感器件分級標準要求， MSL定義如表 1：潮濕敏感等級（ MSL）車間壽命要求（ Floor Life）時間環(huán)境條件1無限制30/85%RH21年30/60%RH2a4周30/60%RH3168 小時30/60%RH472 小時30/60%RH548 小時30/60%RH5a24 小時30/60%RH6使

8、用前必須進行烘烤，并在警告標簽 規(guī)定的時間內(nèi)焊接完畢。30/60%RH表 1 MSL的定義備注：所有潮濕敏感器件均具有 MSL。步步高教育電子有限公司采購的濕度敏感性電子元器件的敏感等級步 步高教育電子有限公司 MSD器件等級庫及烘烤要求明細表。10、潮濕敏感器件包裝要求、MSD干燥包裝要求MSD干燥包裝由密封在防潮包裝袋（MBB）中的干燥劑材料、濕度指示卡（HIC）和潮敏標簽等組成。不同MSL的 MSD干燥包裝有詳細要求，具體見表 2：敏感等級包裝前干燥指示卡干燥劑濕度敏感識別標簽警示標簽1可選可選可選不要求不要求（按 220225分級）要求（不按 220225分級）2可選要求要求要求要求2

9、a-5a要求要求要求要求要求6可選可選可選要求要求表 2 MSD包裝要求MSD干燥包裝的干燥劑材料用量參考要求。典型 MSD干燥包裝組成原理見圖 1：圖1 典型 MSD干燥包裝組成原理MSD包裝材料要求10.2.1 防潮包裝袋（ MBB）應(yīng)滿足 MIL-PRF-81705，并要求具有彈性， ESD防護，抗機械強度以及防戳穿，袋子應(yīng)可以加熱密封， 水蒸氣透過率應(yīng)小于 in2（在 40，按“ E”ASTMF392的條件的 24小時內(nèi)彎曲試驗）。序號項目單位指標標準1金屬層電阻歐歐ASTMD-2572屏蔽性分貝 60 分貝MIL-B-81705-C3屏蔽電壓伏特 10 伏特EIA5414拉伸強度kg

10、 24 磅(10kg)FTMS1015水蒸氣透過量24hrs./24hrsASTMF-12496氧氣透過量24hrs./24hrsASTMF-12497內(nèi)層表面電阻率（根據(jù)需要 ）歐109-11 歐ASTMF-2578外層外表面電阻率（根據(jù)需要 ）歐109-11 歐ASTMF-2579熱封溫度170± 1010熱封時間秒11熱封壓力帕40-6012封口強度 3kg/cmGB/96-04-1013外觀無分層 ,皺紋 ,翹曲,破裂 ,粘 連 ,異物附著 ,封合邊以外氣 泡 3mmGB/96-04-1010. 干燥劑技術(shù)要求： 干燥劑材料要求滿足 MIL-D-3464 Type標準，有維持

11、 5%RH的吸潮能力。 干燥劑材料具有無塵、非腐蝕性和滿足規(guī)定吸潮能力要求等特點。干燥劑材料包裝在潮氣可穿透干燥 袋（通常為高密度聚乙烯材料）中，干燥袋定義材料的吸潮能力，與材料體積無關(guān)?？删S持 5%RH吸潮能力要求的干燥劑材料在 30/60%RH環(huán)境條件中暴露時間不超過 30 分鐘，認為 是活性干燥劑（可直接使用） 。干燥劑重新激活后的吸潮能力要求達到其原始能力的80%。除非有重新激活措施保證，干燥劑材料不允許重復(fù)使用。常用干燥劑材料參數(shù)見表 3：干燥劑材料吸潮能 力重激活條 件單位用量（Unit）干燥劑能否重復(fù) 使用活性粘土（ Activate Clay）好11833g可以硅膠( Sili

12、ca Ge)l好11828g可以分子篩( Molecular Sieve)極好>50032g不可以表3 常用干燥劑材料濕度指示卡（ HIC）要求滿足 MIL-I-8835標準，且最少包含 5%RH、10%RH、60%RH 3個色彩指示點。 HIC通常由包含氯化 鈷（ Cobalt Chloride）溶劑的吸水紙組成，其外形要求如圖2所示。圖 2 濕度指示卡（ HIC）要求干燥密封 MBB包裝中如果 HIC 5%RH色彩指示點變?yōu)榉奂t色，而 10%不為藍色，則 2A-5A級的MSD需進行烘 烤處理后重新密封包裝；干燥密封 MBB包裝中如果 HIC 60%RH色彩指示點不為藍色，所有 MSD

13、（2級及 2級以上）需進行烘烤處理后 重新密封包裝；備注：根據(jù)公司實際來料情況，如果來料指示卡為包含5%、 10%、 15%3個色彩指示點的 HIC，則說明廠家使用的是 JSTD033A的標準，可以讓步使用，但是需要向廠家要求其承諾按照JSTD033B要求的改進計劃。表列出了常見的不同濕度對應(yīng)于不同顏色。2%RH5%RH10%RH55%RH60%RH65%RH5%藍色（干）淡紫色粉紅色（濕）粉紅色（濕）粉紅色（濕）粉紅色（濕）10%藍色（干）藍色（干）淡紫色粉紅色（濕）粉紅色（濕）粉紅色（濕）60%藍色（干）藍色（干）藍色（干）藍色（干）淡紫色粉紅色（濕）表4：不同濕度的顏色對照表潮濕敏感標簽

14、潮敏識別標簽（ MSIL）和警告標簽要求符合 JEDEC JEP11標3 準。MSIL（ Moisture-sensitive Identify Label ），潮敏識別標簽，其要求見圖 3：圖 3 潮敏識別標簽Moisture-sensitive Caution Label ，潮敏警告標簽，其要求見圖。潮敏警告標簽必須包含器件MSL、最高回流焊接溫度、 存儲條件和時間、 包裝拆封后最長存放時間、 受潮后的烘烤條件以及包裝的密封日期等相關(guān)信息。警告貼紙11 、 特殊 MSD的標簽要求a、6級MSD標簽要求：非MBB包裝的 6級MSD必須包含潮敏識別標簽和潮敏警告標簽，且必須粘貼在運輸容器上。b

15、、1級MSD標簽要求：1級MSD分級時如果最高回流焊接溫度超過 220225，MSD包裝必須包含潮敏警告標簽且注明 最高回流焊接溫度；如果包裝上的條碼已經(jīng)包含最高回流焊接溫度等潮敏相關(guān)信息，也可不使用 潮敏警告標簽；1級MSD分級時如果最高回流焊接溫度為 220 225，包裝中可不使用潮敏警告標簽12、MSD管控流程13、潮濕敏感器件操作要求131、 MSD包裝儲存環(huán)境條件 / 存儲時間要求密封 MSD包裝存儲環(huán)境條件要求： 40 /90%RH。密封MSD包裝儲存期限要求： 2年（從 MSD密封日期開始計算）。超存儲期 MSD在使用前必須進行干燥處理和器件引腳可焊性檢測。13 2 MSD車間壽

16、命降額要求MSD包裝拆封后的一般要求在 30 /60%RH環(huán)境條件下存放，但公司存儲條件可能不滿足上述要求。因此，根 據(jù)公司生產(chǎn)環(huán)境的實際情況，參考J-STD-033B標準，定義 MSD車間壽命的降額要求，具體見表 5：封裝類型以及 元件體厚度敏感度 等級5%10%20%30%40%50%60%70%80%90%9444322616754352a12460413328107630包括 PQFPs>16778534236141082584Pins23110369574719131020PLCCs所有的8766643335MQFPs或所有310987754430的 BGA> 1mm13

17、11109976525171413121210872033322221135544433322304655554333258777765442022221111135433222211305554433222257765543332011111111135211111111305a3222222212554333222220583022321352a86392843230包括 PLCCs（矩148513764325形） 18-32Pins694985420SOICs（寬體）12976522135SOICs 20 Pins3191298732230PQFPs 80 Pins25151210953

18、32532191513127542054332211135754433221304975544322251197665433203222211113543322211130554333321125655444332201111111352111111305a22222211125322222221201713528111302a211252212085135117111303141021125<201322120包括7432135SOICs< 18 Pins4954311130所有 TQFPs，1275421125TSOPs或所有1797622120BGAs< 1mm7322

19、113513532211130518643321125268654221207211111351032111111305a135322211125186432222120表5 推薦的 MSD車間壽命要求（單位：天）13 3 MSD干燥技術(shù)要求長期暴露 MSD的干燥要求MSD如果暴露時間較長（不滿足節(jié)條件），可參考MSD烘烤條件（表 7 ）進行重新干燥處理。重新干燥后MSD密封在有活性干燥劑包裝的 MBB中可恢復(fù)倉儲壽命（ Shelf Life）。短期暴露 MSD的干燥要求MSD潮濕環(huán)境中暴露時，參考表 6的要求可重新進行干燥處理。MSL暴露時間暴露環(huán)境條件車間壽命干燥箱（ 5%RH） 存放時間

20、要求烘烤要求倉儲壽命 恢復(fù)條件所有車間壽命見表5恢復(fù)無見表 7干燥包裝2、2a、3、4 1小2 時 30 /60%RH恢復(fù)5倍已暴露時間無無5、 5a8小時 30 /60%RH恢復(fù)10倍已暴露時間無無2、2a、3累積暴露時間車間壽命 30 /60%RH暫停任意時間無無表 6 MSD干燥技術(shù)要求備注：車間壽命“恢復(fù)”定義了 MSD的最大暴露時間，車間壽命“暫?！倍x了MSD的剩余暴露時間。MSD在 30 /60%RH環(huán)境中暴露時間較短（見表 6），可使用干燥箱（維持 5%RH）存放的方法進行干燥 處理，具體要求如下：a、 2、 2a、 3、 4 級MSD如果暴露時間不超過 12小時， 5倍已暴露

21、時間的干燥箱存放可重新恢復(fù)車間壽命。 b、5、 5a 級MSD如果暴露時間不超過 8小時， 10倍已暴露時間的干燥箱存放可重新恢復(fù)車間壽命。c、2、2a、3 級 MSD 如果累積暴露時間不超過車間壽命，干燥箱存放可停止已暴露時間的累計，進行a定義的時間干燥處理可重新恢復(fù)車間壽命。MSD烘烤技術(shù)要求2 級以上 MSD，若超過包裝拆封后存放條件及車間壽命要求，或密封包裝下存放時間過長 （見警告標簽上密封日期及存放條件，如果濕度指示卡指示袋內(nèi)濕度已達到或超過需要烘烤的濕度界限） 或存放、運輸器件造成密封袋破損、漏氣使器件受潮，要求回流焊前必須進行烘烤。對于受潮 MSD，一般可按照廠家原包裝袋上警告標

22、簽中的烘烤條件進行烘烤。對于廠家沒有相 應(yīng)要求的，推薦采用高溫烘烤（ 125 ）的方法。如果 MSD載體（如卷盤、托碟）不能承受 125高 溫，建議使用高溫載體進行替換。 MSD載體替換過程中注意防止器件 ESD損傷。一般 MSD烘烤處理不 建議使用低溫烘烤條件。烘烤條件的具體要求如下： 對于不同等級以及暴露于濕度小于60%的環(huán)境中的濕度敏感性器件， 可按一個可接受的干燥方式干燥來置零落地壽命時鐘。如果被烘干并密封于帶干燥劑的濕氣屏蔽包裝袋內(nèi)，倉儲壽命可被置零。1 、 用于烘烤的烘箱要求通風(fēng)以及能夠在濕度小于5%的條件維持要求的溫度。2 、 如果制造廠家沒有特別聲明，在高溫載體內(nèi)運輸?shù)谋碣N元件

23、可在 125 條件下烘烤。3 、 在低溫載體內(nèi)運輸?shù)谋碣N元件不可以在溫度高于40條件下烘烤，如果較高溫度的烘烤被要求，則應(yīng)將低溫載體撤去換上耐高溫的載體。4 、 紙或塑料載體（比如紙盒，氣泡袋，塑料包裹等）在烘烤之前應(yīng)先將其撤離，橡膠帶或塑料托盤在 125烘烤時也應(yīng)撤離。注： 1） 用手搬運可能造成機械或 ESD損壞，因此，烘烤后以及干燥的環(huán)境用手工搬動器件時要特別注意ESD防護。2) 如果表貼器件被放在一個沒有烘干載體的干燥袋中，請參考。3) 若載體材料需要再利用，在再利用前需咨詢該材料的確切規(guī)格。4) 當(dāng)表貼器件達到規(guī)定溫度時烘烤時間開始。5 、可焊性限制 烘烤的過程中可能導(dǎo)致氧化或端面金

24、屬化合物，這樣就有可能引起在器件裝配時可焊性變差，考慮到可焊 性，烘烤的時間以及溫度必須要限定，除非制造廠家指示，在高于 90 不高于 125的條件下烘烤時間不應(yīng)超 過 96 小時，如果溫度不高于 90，烘烤時間沒有限制，如果要采用高于 125 烘烤，必須咨詢廠家。封裝體等級烘烤 125烘烤 905%RH烘烤 405%RH超過落地壽命>72h超過落地壽 72h超過落地壽 超命>72h過落地壽命 72h超過落地壽 命 >72h超過落地壽命 72h厚度 25h3h17h11h8d5d2a7h5h23h13h9d7d39h7h33h23h13d9d411h7h37h23h15d9d

25、512h7h41h24h17d10d5a16h10h54h24h22d10d厚度>218h15h63h2d25d20d2a21h16h3d2d29d22d327h17h4d2d37d23d434h20h5d3d47d28d540h25h6d4d57d35d5a48h40h8d6d79d56d厚度248h48h10d7d79d67d>2a48h48h10d7d79d67d348h48h10d8d79d67d448h48h10d10d79d67d548h48h10d10d79d67d5a48h48h10d10d79d67dBGA封裝 17mm × 17 mm 或任何 堆疊的管

26、芯 封裝2-696h參照上面的 封裝厚度以 及敏感等級不適用參照上面 的封裝厚 度以及敏 感等級不適用參照上面的 封裝厚度以 及敏感等級表 7 已裝配的或未裝配的表貼封裝器件的干燥參考條件封裝體厚度等級烘烤 125烘烤 15027h3h2a8h4h316h8h421h10h524h12h5a28h14h> mm mm218h9h2a23h11h343h21h448h24h548h24h5a48h24h> mm mm248h24h2a48h24h348h24h448h24h548h24h5a48h24h表 8 暴露在濕度大于 60%條件下在干燥包裝前進行烘烤的默認烘烤時間 在用戶現(xiàn)場

27、能夠暫?；蛑昧懵涞貕勖鼤r鐘條件在用戶現(xiàn)場能夠暫?；蛑昧懵涞貕勖鼤r鐘條件見下表9。等級暴露時間 溫度濕度落地壽 命干燥時間 對應(yīng) 濕度烘烤貨架壽命復(fù)位2，2a， 3，4， 5，5a任意時間 40 /85%RH置零NA表4干燥包裝2，2a， 3，4， 5，5a>落地壽命 30 /60%RH置零NA表4干燥包裝2a，3，4>12 小時 30 /60%RH置零NA表4干燥包裝2，2a，3，4>12 小時 30 /60%RH置零5 倍暴露時間10%RHNANA5，5a>8 小時 30 /60%RH置零NA表4干燥包裝5，5a8 小時 置零10 倍暴露時間NANA30 /60%RH

28、5%RH2，2a，3累積時間落地壽命暫停任意時間10%RHNANA表 9 ：暫?；蛑昧懵涞貕勖鼤r鐘14、潮濕敏感器件使用及注意事項MSD器件的技術(shù)認證要求1、 新器件認證必須確定其潮濕敏感等級，確定其封裝厚度信息，5A、6級級器件禁止選用。2、 器件進入公司時需保證生產(chǎn)日期不超過1年，需要寫入供貨質(zhì)量保證協(xié)議中。3 、無鉛器件的 MSL需要在認證時確認。4、 要求采購的器件原廠包裝。5 、和供應(yīng)商簽訂的協(xié)議中包含 MSD工藝技術(shù)要求。無鉛焊接要求采用無鉛焊接溫度 （ 260 ）后器件的潮濕敏感等級會有改變，需要重新確定潮濕敏感等級。器件潮濕敏 感等級庫要對應(yīng)調(diào)整。MSD來料檢驗要求IQC在來料

29、檢驗時要確認 MSD器件是否真空包裝， 是否有潮濕敏感指示標簽， 如不是則需要判不 合格進行退貨。MSD拆封要求對于MSL為2級以上（包括 2級）的 MSD，拆封時首先查看真空包裝內(nèi)濕度指示卡（HIC）顯示的受潮程度：如果濕度指示卡指示袋內(nèi)濕度已達到或超過需要烘烤的濕度界限，則需烘烤后再上 SMT 生產(chǎn)，否則可直接生產(chǎn)。還需檢查 MBB袋中是否有干燥劑，如沒有，判定為不合格來料。MSD發(fā)料要求對于需要拆包分料的潮濕敏感器件， 24 級 MSD要求在 1小時內(nèi)完成并重新干燥保存， 5 5a 級 MSD要求在 30分鐘內(nèi)完成并干燥保存（密封真空包裝或置于的干燥箱中）；對于當(dāng)天還需要再進 行分料 2級以下（包括 2級） MSD，可不做密封要求；但每天最后未發(fā)完的2級以上（包括 2級） MSD都必須重新真空密封包裝或放入干燥箱中保存。倉庫發(fā)到車間的 2級以上（包括 2級）的潮濕敏感器件， 分料后一律采用真空密封包裝的方法發(fā)往 車間 ,必須內(nèi)含 HIC卡。剩余 MSD處理要求 為了減少潮敏器件的烘烤周期，包裝開封后未用完且未超過車間壽命的潮濕敏感器件，應(yīng)立即放入運行 中干燥箱中（ 5%RH）或使用活性干燥劑及 MBB密封 保存，保存時間可參考表的干燥要求。MSD烘烤要求對于超過車間壽命要求的