淺談潮濕敏感器件的干燥及使用注意事項

遲瑋瑋 陸定紅

摘 要：潮濕敏感器件的吸潮現象使其成為嚴重影響使用系統可靠性的關鍵器件，本文通過概述潮濕敏感器件干燥要求，結合美國IPC和JEDEC發布的IPC-M-109標準，淺析了潮濕敏感器件的使用注意事項。

關鍵詞：MSD；干燥；注意事項

中圖分類號：TQ560.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）24-0072-02

0 引言

潮濕敏感器件廣泛使用于武器系統之中，由于其所處使用環境的工作速率高、貯存時間長，且環境濕度帶來的影響隨著時間的積累才能暴露，不能通過現有的試驗手段立刻呈現，導致潮濕敏感器件成為影響武器系統可靠性的關鍵器件。本文根據潮濕敏感器件的危害原理和表現形式，依據IPC/JEDEC J-STD-020C標準的分級要求，結合IPC/JEDEC J-STD-033標準的處理和使用方法，介紹了潮濕敏感器件在儲存和使用中的注意事項。

1 潮濕敏感器件的定義

采用塑料封裝的器件容易在潮濕的環境中吸收水汽，這是塑料的非氣密性造成的，當對吸收了水汽的器件進行表面回流焊接時，高溫環境將使水汽氣化膨脹，導致器件的塑料部分與周圍連接失效，造成內部鼓脹或破裂等問題，具有此類特征的器件定義為潮濕敏感器件（以下簡稱：MSD），所有采用會被潮氣滲透材料封裝的表面安裝工藝器件均稱為MSD[1]。

2 MSD吸潮產生危害的原理及表現形式

由于吸潮現象，MSD的封裝材料內部會擴散滲透入大氣中的水分，當器件貼裝到PCB上，進行回流焊接時，器件溫度遠高于100℃，內部滲透的水分將快速汽化膨脹，導致水分聚集部位壓力突增，造成材料脫離或斷裂的不良后果，其危害原理如圖1所示。

其危害表現形式主要有：（1）電路氧化短路；（2）引線拉細變形或斷裂；（3）芯片和線捆接損傷；（4）組件在晶芯處產生裂縫；（5）回流焊接時器件內部產生脫層，塑料從芯片或引腳框內部分離；（6）各類鼓脹和爆裂。

3 MSD的干燥方法

通常采用恒溫烘干的方法，據MSD的MSL、體積和環境溫濕度狀況，烘干過程各有不同，干燥處理后，MSD的Shelf Life和Floor Life可從零算起。當MSD周圍的溫濕度不符合要求或曝露時長超過了Floor Life，其烘干方法如表1所示，密封裝袋至MBB前的烘干方法如表2所示，需要注意的是，MSL為6級的MSD在使用前必須重新烘干，并且回流焊接時間不能超過濕度敏感警示標志上的規定值[2]。

4 MSD儲存和使用中的注意事項

由于實際環境的變化不能滿足規定的要求，從MBB中取出MSD后，器件的Floor Life無法與外部環境保持一定的函數關系，介于實際變化情況，儲存MSD時有以下幾個注意事項：

（1）對于所有的MSD，若曝露的外部環境為≤60%RH時，那么在回流焊接或密封包裝前，必須按干燥方法一節中的要求進行烘烤處理。

（2）對于所有的MSD，若曝露的外部環境沒有超過30℃或≤60%RH，時長不超過30min，且以前沒有受潮，使用干燥箱或MBB（干燥劑仍可使用）繼續保存即可。

（3）對于2～4級的MSD，若曝露時間未超過12h，重新干燥處理的保持時間需為曝露時間的5倍，若用干燥箱進行重新干燥，箱內濕度需保持在10%RH以內。其中，對于2、2a或者3級的MSD，若曝露時間未超過規定的Floor Life，那么放在干燥袋或干燥箱（箱內濕度≤10%RH）內的時間，不計為曝露時間。

（4）對于5～5a級的MSD，若曝露時間未超過8h，重新干燥處理的保持時間為曝露時間的10倍。若用干燥箱進行重新干燥，箱內濕度需保持在5%RH以內，曝露時間可在干燥處理后從零計算。

（5）對于需要拆包分料的MSD，2～4級MSD要求在1h內完成干燥保存，5～5a級的MSD要求在30min內完成干燥保存；對于當天還需進行分料的MSD（2級及以下等級），可不做密封要求；但當天未發完的MSD（2級及以上等級）必須重新干燥保存。

使用MSD時有以下幾個注意事項：

（1）回流焊接MSD時，必須嚴格控制升溫速率，不能超過2.5℃/s，按廠家要求保證焊接溫度和持續時間，最大回流焊接次數不能超過3次。

（2）含有MSD器件的電路板焊接完成后，需在MSD規定Floor Life內完成三防涂覆。

（3）對于雙面回流焊接工藝單板，設計時應充分考慮MSD貼片的Floor Life，任一單板上的所有MSD在第二次回流焊接前，暴露時間不能超過規定的Floor Life。若貼片后的MSD采用波峰焊接，焊接前也必須確保MSD未超其規定的Floor Life。

5 結語

由于MSD的吸潮現象，會給器件的電氣性能造成嚴重影響和破壞，現有的試驗手段無法及時排除，本文依據美國IPC和JEDEC共同發布的IPC-M-109《潮濕敏感性元件標準和指導》中關于器件潮濕敏感防護的內容，對MSD在儲存和使用中的注意事項進行了概述。

參考文獻

[1]雷斌，謝相利.潮濕敏感器件裝配工藝研究[J].技術研發，2012，12（5）：12-16.

[2]胡德春.應用PDCA實現濕度敏感器件的有效控制[J].電子與封裝，2013，4（4）：7-10.