湿敏度等级划分

有关于湿敏元器件的等级划分及处理方法
潮湿敏感性元件的主题是相当麻烦但很重要的一并且经常被误解的。

由于潮湿敏感性元件使用的增加，诸如薄的密间距元件（fine-pitch device ）和球栅阵列( BGA , ball grid array ) ，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 , Surface mount device ）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/JEDEC J-STD-020 塑料集成电路（IC ) SMD 的潮湿/回流敏感性分类
IPC/JEDEC J-STD-033 潮湿/回流敏感性SMD 的处理、包装、装运和使用标准IPC/JEDEC J-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，printed wiring board ）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/JEDEC J-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℃+5℃/-0℃，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℃。

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℃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（floor life）。

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℃/85 % RH 无限车间寿命
2 级 - 小于或等于30℃/60 % RH 一年车间寿命
2a 级- 小于或等于30℃/60 % RH 四周车间寿命
3 级 - 小于或等于30℃/60 % RH 168 小时车间寿命
4 级 - 小于或等于30℃/60 % RH 72 小时车间寿命
5 级 - 小于或等于30℃/60 % RH 48 小时车间寿命
5a 级- 小于或等于30℃/60 % RH 24 小时车间寿命
6 级 - 小于或等于30℃/60 % RH 72 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-1055）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/JEDEC J-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℃或235℃）、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℃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℃ / 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℃±5℃、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（intermetallic growth ）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℃之下烘焙，而低温托盘不能高于40℃。

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℃的烘焙时间范围8～28 小时，或150℃烘焙4～14 小时。

包装厚度小于或等于2.0mm ：对于2a～5a 级别，125℃的烘焙时间范围23～48 小时，或150℃烘焙11～24 小时。

包装厚度小于或等于4.0mm ：对于2a～5a 级别，125℃的烘焙时间范围48 小时，或150℃烘焙24 小时。

IPC 的车间寿命过期之后的后烘焙推荐是：
包装厚度小于或等于1.4mm ：对于2a～5a 级别，125℃的烘焙时间范围4～14 小时，或40℃烘焙5～9 天。

包装厚度小于或等于2.0mm ：对于2a～5a 级别，125℃的烘焙时间范围18～48 小时，或40℃烘焙21～68 天。

包装厚度小于或等于4.0mm ：对于2a～5a 级别，125℃的烘焙时间范围48 小时，或40℃烘焙67 或68 天。

通过了解IPC-M-109 ，潮湿敏感性元件标准与指引手册，可避免有关潮湿敏感性的问题。