集成電路器件的防潮貯存和防靜電操作

梁瑩

（中國電子科技集團公司第三十四研究所，廣西 桂林 541004）

1 概述

隨著高密度、高度集成化的集成電路(IC)的應用愈來愈廣泛，隨之而來的是對它們貯存和接觸操作的要求越來越高，這些集成電路易受潮濕和靜電的危害，認識這些危害并正確的貯存和接觸操作它們是很有必要的。

2 潮濕和靜電對集成電路的危害

2.1 受潮集成電路的失效原因和表現

當集成電路朝著高度集成化和廉價化方向發展，塑料封裝就成為了一項標準做法。來自潮濕空氣中的濕氣通過擴散作用滲入到塑料封裝材料內部，造成內部電路氧化腐蝕短路，導致器件失效。在回流焊接（SMT）的高溫(>2200C)環境時，聚集在器件內部的潮氣會迅速變成蒸汽，產生足夠的汽壓力，將導致器件內部封裝裂紋甚至分層。在嚴重的情況下，裂紋會延伸到器件表面。內部壓力引起器件鼓脹和發出“啪啪”的爆裂聲。這就是通常所說的“爆米花”現象。在無鉛回流焊接的高溫(>2300C)環境下，這種情況更加嚴重。而更為重要的是那些看不見的、潛在的缺陷會溶入到產品中去。

潮濕對器件的危害，已成為一項非常嚴峻的事情，隨著潮濕敏感性元器件使用的增加，諸如薄的密間距元器件(fine-pitch device)和球柵陣列(BGA,ball grid array)，該問題就越嚴重。

2.2 靜電對集成電路的危害

由靜電放電引起集成電路的電擊穿是靜電危害的主要方式。靜電放電可能造成器件硬擊穿或軟擊穿。硬擊穿使器件性能失效，軟擊穿是器件受到靜電放電損傷后，性能沒有明顯的下降，但多次累加放電就會形成隱患或導致失效。

靜電放電在集成電路生產和應用中的危害越來越嚴重，造成的經濟損失觸目驚心。據有關資料統計，美國電子工業部門每年因靜電造成的損失高達100億美元，英國損失為35億英鎊以上。

集成電路技術朝著微細化、高集成化發展，使之對靜電放電就越來越敏感。因此靜電放電對微電子器件的損傷，造成的影響絕不能低估。

圖1 防靜電標識

圖2 防潮濕標識

3 如何識別集成電路的防潮、防靜電要求

對于有防潮、防靜電要求的器件外包裝都會有防潮、防靜電標識，如圖1、圖2所示。多數的集成電路都同時有防潮、防靜電要求。

4 集成電路的安全貯存

4.1 干燥、防靜電包裝集成電路

1990年出版的IPC-SM-786標準中提出吸水0.11%作為危險域值，當吸水量大于0.11%時，按照干燥的有關規定進行烘烤干燥處理后才能密封包裝集成電路。干燥防靜電包裝是由干燥劑、器件、濕度指示卡一起裝入防潮、防靜電包裝袋里抽真空密封包裝。

4.2 使用空氣干燥箱貯存集成電路

濕度<10%RH的干燥箱，對于使用頻率比較高的，沒有密封包裝的散裝集成電路應放置在空氣干燥箱中，箱內的溫度和濕度條件應維持在25±50C和<10%RH。箱內可使用氮氣或干燥空氣。干燥箱應接地。

濕度<5%RH的干燥箱，在防潮、防靜電袋中不密封的SMD（表面組裝器件）可以存放在維持不大于5%RH的空氣干燥箱中。這些空氣干燥箱中的儲存可以等同看作是在防潮、防靜電袋中儲存，其儲存壽命不受限制。干燥箱應接地。

在干燥的環境中，如相對濕度低于30%時，產生的靜電比較強烈，所在干燥箱中取器件時要有防靜電措施，必須用真空吸筆或帶防靜電護腕取器件。

5 集成電路接觸過程中的防靜電防潮措施

集成電路從庫房領出到使用再到剩余器件返還庫房，整個過程都要采取嚴格的防靜電防潮措施，減少人工觸及器件，減少器件暴露在空氣中的時間，SMT生產車間使用完后及時返還，放回干燥柜里。

5.1 與集成電路的接觸

集成電路的生產、傳遞、包裝、運輸、貯存、使用等各環節都可能產生靜電，人與物體之間的摩擦、接觸和分離等產生的靜電是主要靜電源之一。必須采取如下防護措施后才打開集成電路的外包裝。

圖3 接地方法（圖中R為保護電阻，1M）

5.1 只有在確實有必要時，才拆除集成電路的外包裝并接觸它。在取出需要的器件后馬上密封或放回干燥箱里。

5.2 人體靜電是微電子器件損傷的主要原因。在接觸電子元器件前，必須將身體所帶的靜電釋放干靜，通過觸摸大地或觸摸連接大地的導體。

5.3 操作者必須穿戴帶接地線的防靜電的鞋、手套，戴防靜電的護腕。預防靜電的護腕通過lMΩ的電阻與大地相連。

5.4 周圍設施：防靜電的桌面，帶絕緣護罩的地板，接地的桌椅(通過1M電阻接地)。

5.5 預防靜電最好的措施就是不讓靜電在物體表面形成。基于這一考慮，所有可能產生電勢的人及設施都采取必要的接地措施，接地方法如圖3所示。

5.2 電子元器件的檢修

只有采取如下措施后才可對電子元器件進行檢修測量：

5.2.1 電子元器件的附近無視頻顯示裝置，如監視器、電視等。

5.2.2 測量裝置有可靠的接地，即采取導體保護措施。

5.2.3 如果用可能帶有電荷的測量儀器，要將測量頭進行放電。

6 結束語

在貯存和接觸操作易受潮濕和易受靜電危害的集成電路時應做到預防在先，將器件貯存在防潮、防靜電袋或干燥柜里，盡量減少器件的暴露時間，盡量減少與器件的接觸,控制和消除靜電的產生，是保證電子組裝產品質量和可靠性的必要手段。

[1]王萬祿等.人體靜電是微電子器件損傷的主要原因，現代靜電科學技術研究 1999，p145.

[2]曹繼漢.潮濕敏感器件的使用和管理，2007中國高端SMT學術會議論文集，p735.

[3]陳春棉.電子元器件靜電的產生及預防，電器開關 2009，No.2,p69.