MSD培训教材

敏感特性的主要影响因素包括： a、封装因素： 封装体厚度和封装体体积； b、环境因素： 环境温度和环境相对湿度； c、暴露时间的长短。 备注： 1)、MSD包括但不限于PSMD。任何潮气可渗透材料封装的表面 安装工艺器件均为MSD。 2)、PSMD潮湿敏感定义MSD在表面回流焊接工艺时的高温暴露 要求。采用其它非回流焊接工艺进行安装的MSD，安装时如果器 件封装体温度<200℃，可不在MSD控制范围内。
二、MSD发展趋势 MSD发展趋势
第三，面阵列封装器件（如：BGA ,CSP） 使用数量的不断增加更明显的影响着这一 状况。因为面阵列封装器件趋向于采用卷 带封装，每盘卷带可以容纳非常多的器件。 与IC托盘封装相比，卷带封装无疑延长了 器件的曝露时间。
二、MSD发展趋势 MSD发展趋势
第四，贴装无铅化的不断推进，给MSD的等 级造成重大影响。无铅合金的回流峰值温度 更高，它可能使MSD的湿度敏感性至少升高1 或2个等级，所以必须重新确认现在的所有器 件的品质。
六、MSD敏感等级定义
根据 JEDEC J-STD-020C 潮湿敏感器件分级标准要求， MSL定义如表1：
潮湿敏感等级 （MSL） 1 2 2a 3 4 5 5a 6 车间寿命要求（Floor Life） 时间 无限制 1年 4周 168小时 72小时 48小时 24小时 使用前必须进行烘烤，并在警告标签 规定的时间内焊接完毕。 环境条件 ≤30℃/85%RH ≤30℃/60%RH ≤30℃/60%RH ≤30℃/60%RH ≤30℃/60%RH ≤30℃/60%RH ≤30℃/60%RH ≤30℃/60%RH
MSD包装储存环境条件 存储时间要求 包装储存环境条件/存储时间要求 包装储存环境条件
MSD一般采用真空MBB密封包装。 密封MSD包装存储环境条件要求：≤40℃/90%RH。
密封MSD包装储存期限要求：≤2年（从MSD密封日期 开始计算）。超存储期MSD在使用前必须进行干燥处 理和器件引脚可焊性检测。
八、MSD操作要求
MSD车间寿命降额要求 车间寿命降额要求
MSD包装拆封后的一般要求在≤30℃/60%RH环境条 件下存放，但公司存储条件可能不满足上述要求。因 此，根据公司生产环境的实际情况，参考J-STD-033B 标准，定义MSD车间寿命的降额要求，具体见表4：
封装类型以及元件 体厚度
敏感度等 级
2
J-STD-033B
五、术语和定义
塑封潮湿敏感器件（ ）：由于塑料封装材料 塑封潮湿敏感器件（MSD）：由于塑料封装材料 ）： 的非气密性， 的非气密性，塑封器件在潮湿环境中容易吸收水 表面安装工艺（回流焊接） 汽。表面安装工艺（回流焊接）时，塑料封装体 内吸收的水汽在高温条件下气化膨胀， 内吸收的水汽在高温条件下气化膨胀，引起器件 封装分层或内部损坏等可靠性缺陷。 封装分层或内部损坏等可靠性缺陷。具有该类吸 潮特征的器件定义为潮湿敏感器件（ 潮特征的器件定义为潮湿敏感器件（MSD）。 ）。
五、术语和定义
PSMD（Plastic Surface Mount Device）：塑料封装表 面安装器件。
MSL（Moisture Sensitive Level）：潮湿敏感等级。指 MSD对潮湿环境的敏感程度。
五、术语和定义
MBB（Moisture Barrier Bag）：防潮包装袋。MBB要 求满足相应指标的抑制潮气渗透能力。
四、MSD标准
引用标准
序号 1 编号 J-STD-020C 名称 Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Plastic Integrated Circuit Surface Mount Devices Standard for Handling, Packing, Shipping, and Use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices
潮敏器件 （MSD） 控制技术
—培训教材
一、概述 二、MSD发展趋势 三、湿度敏感危害产品可靠性的原理 四、MSD标准 五、术语和定义 六、MSD敏感等级定义 七、MSD包装技术要求 八、MSD操作要求 九、MSD使用及注意事项
一、概述 二、MSD发展趋势 三、湿度敏感危害产品可靠性的原理 四、MSD标准 五、术语和定义 六、MSD敏感等级定义 七、MSD包装技术要求 八、MSD操作要求 九、MSD使用及注意事项
可选
不要求（按220~225℃分级） 要求（不按220~225℃分级） 要求 要求 要求
可选 要求 可选
要求 要求 可选
要求 要求 可选
要求 要求 要求
七、MSD包装技术要求
典型MSD干燥包装组成原理见图1：
七、MSD包装技术要求
2、MSD包装材料要求 、 包装材料要求
防潮包装袋（ 防潮包装袋（MBB） ） 应满足MIL-PRF-81705，并要求具有弹性，ESD 防护，抗机械强度以及防戳穿，袋子应可以加热密封， 水蒸气透过率应小于0.002gm/in2（在40℃，按 “E”ASTMF392的条件的24小时内弯曲试验）。
4 潮气浸入的途径
潮气可以从塑封材料、沿器件引脚框架浸入封装内 潮气可以从塑封材料、
失效案例
键合点（BOND）因 潮敏发生而抬起，就直接 导致了器件引脚与晶片电 路之间的开路，从而引起 器件失效。 这种失效通过对器件 引脚的I/V曲线测试就能发 现，引脚一般表现为开路 或时连时断。
典型失效案例
七、MSD包装技术要求
潮湿敏感标签
潮敏识别标签（ 潮敏识别标签（MSIL）和警告标签要求符合 ）和警告标签要求符合JEDEC JEP113标准。 标准。 标准 MSIL（Moisture-sensitive Identify Label），潮敏识别标 ），潮敏识别标 （ ）， 其要求见图3： 签，其要求见图 ：
七、MSD包装技术要求
下表列出了常见的不同湿度对应于不同颜色
2%RH 5% 10% 60% 蓝色 （干） 淡紫色 粉红色 （湿） 5%RH 5%RH 5%RH 5%RH 蓝色 （干） 淡紫色 粉红色 （湿） 5%RH 蓝色 （干） 淡紫色 粉红色 （湿）
蓝色 蓝色（干） 蓝色 （干） （干） 淡紫色 粉红色 （湿） 淡紫色 粉红色 （湿） 淡紫色 粉红色 （湿）
电子制造行业的发展趋势使得MSD问题迫在眉睫。 第一、新兴信息技术的产生和发展，对电子产品可 靠性提出了更高的要求。由于对单一器件缺陷率的 要求，在装配检测过程中不允许有明显的缺陷漏检 率。
二、MSD发展趋势 MSD发展趋势
第二，封装技术的不断变化导致湿度敏感器件和更 高湿度等级的敏感器件的使用量在不断增加。比如： 更短的发展周期、越来越小的封装尺寸、更细的间距、 新型封装材料的使用、更大的发热量和尺寸更大的集 成电路等。
40 % 32 41 53 69 6 8 10 13 2 4 5 7 2 2 4 5 1 1 2 3 58 86 148 ∞ 7 9 12 15 3 4 5 6 2 2 3 4 1 1 2 2 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 4 5 7 9 2 3 4 6 1 1 2 3
七、MSD包装技术要求
干燥剂材料
干燥剂材料要求满足MIL-D-3464 TypeⅡ标准，有维持≤5%RH的吸潮 能力。 干燥剂材料具有无尘、非腐蚀性和满足规定吸潮能力要求等特点。干 燥剂材料包装在潮气可穿透干燥袋（通常为高密度聚乙烯材料）中， 干燥袋定义材料的吸潮能力，与材料体积无关。 可维持≤5%RH吸潮能力要求的干燥剂材料在≤30℃/60%RH环境条件 中暴露时间不超过30分钟，认为是活性干燥剂（可直接使用）。干燥 剂重新激活后的吸潮能力要求达到其原始能力的80%。除非有重新激 活措施保证，干燥剂材料不允许重复使用。
仓储寿命（Shelf Life）：指干燥包装的潮湿敏感器件 能够储存在没有打开的内部环境湿度符合要求的防潮 包装袋中的最短时间。
车间寿命（Floor Life）：指湿度敏感器件从防潮包装 袋中取出或干燥储存或干燥烘烤后到过回流焊接前的 时间。
五、术语和定义
制造商曝露时间（MET）：制造商烘烤完成至烤箱取出， 到器件到达最终用户之前可能暴露到大气环境条件的 最大累积时间。 干燥剂：一种能够保持相对低的湿度的吸收剂。
20 % 94 124 167 231 8 10 13 17 3 4 5 7 2 3 5 7 1 1 2 4 ∞ ∞ ∞ ∞ 12 19 25 32 4 5 7 9 2 3 4 5 1 1 2 2 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 7 13 18 26 2 3 5 6
30 % 44 60 78 103 7 9 11 14 3 4 5 7 2 3 4 6 1 1 2 3 ∞ ∞ ∞ ∞ 9 12 15 19 3 4 5 7 2 3 3 5 1 1 2 2 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 7 9 12 17 3 5 6 8 1 2 3 4
七、MSD包装技术要求
1、MSD干燥包装要求 MSD干燥包装由密封在防潮包装袋（MBB）中的干 燥剂材料、湿度指示卡（HIC）和潮敏标签等组成。不 同MSL的MSD干燥包装有详细要求，具体见表2：
敏感等级 包装前干燥 指示卡 干燥剂 湿度敏感 识别标签 不要求 警示标签
1 2 2a-5a 6
可选
可选
三、湿度敏感危害产品可靠性的原理
BGA封装结构 封装结构
三、湿度敏感危害产品可靠性的原理
在MSD暴露在大气中的过程中，大气中的水分会通过扩散渗透 到湿度敏感器件的封装材料内部。当器件经过贴片贴装到PCB上以 后，要流到回流焊炉内进行回流焊接。在回流区，整个器件要在 183度以上30-90s左右，最高温度可能在210-235度（SnPb共晶）， 无铅焊接的峰值会更高，在245度左右。在回流区的高温作用下， 器件内部的水分会快速膨胀，器件的不同材料之间的配合会失去 调节，各种连接则会产生不良变化，从而导致器件剥离分层或者 爆裂，于是器件的电气性能受到影响或者破坏。破坏程度严重者， 器件外观变形、出现裂缝等（通常我们把这种现象形象的称作 “爆米花”现象）。像ESD破坏一样，大多数情况下，肉眼是看不 出来这些变化的，而且在测试过程中，MSD也不会表现为完全失效。