元器件潮湿敏感度等级(对J-STD-033B.1的解读)

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MSD危害原理
引线剥离
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MSD危害原理
封装分层破裂
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MSD危害原理
模 塑 料 吸 水 性 实 验
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MSD危害原理
影响MSD的参数主要是器件材料和器件的几何尺寸，几何尺寸主要是 指厚度。 1. 厚度对器件潮湿敏感度的影响体现在两个方面： 1. 厚度大（体积大）的器件温度升高慢，相对厚度小（体积小） 厚度大（体积大）的器件温度升高慢，相对厚度小（体积小） 的器件来说危害时间短。 的器件来说危害时间短。 湿气完全渗透厚度大的器件所需要的时间长，即其Floor 2. 湿气完全渗透厚度大的器件所需要的时间长，即其Floor life 相对要长。 相对要长。 2. 材料对器件潮湿敏感度的影响体现在透水性
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MSD标识
由于缺少规范，所以HIC的种类也有很多。
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MSD储存和使用
购买来器件应当检查标签，确定是否为MSD；MSD需检查包装是否 密封，如有破损（无论有几层），应检查HIC是否变色。查看并记 录封口日期，作为Shelf Life的启始时间。 不使用的MSD应当储存在密封的防潮袋或防潮箱内。 1. 推荐每次只取需要量的器件。 2. 即用即取，取出后迅速将防潮袋或防潮箱密封，减少MSD和干燥 剂在空气中暴露时间。 3. 推荐在托盘、包装上贴加标签（最好区别普通标签的颜色，如使 用黄色）做存取记录，跟踪管理。 使用MSD前应检查其干燥程度，如有需要再做相应烘干处理。
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MSD危害原理
无铅焊接的峰值温度、预热温度更高，最高温度在 无铅焊接的峰值温度、预热温度更高，最高温度在245-260度。 度
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MSD危害原理
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。
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MSL细分
潮敏 等级 1 2 2a 3 4 5 5a 6 暴露在空气中的寿命 时间 无限制 一年 四周 168小时 72小时 48小时 24小时 标签上要求 环境 ≤30℃/85%RH ≤30℃/60%RH ≤30℃/60%RH ≤30℃/60%RH ≤30℃/60%RH ≤30℃/60%RH ≤30℃/60%RH ≤30℃/60%RH
U = (0.304 * M * WVTR * A)/D
U 干燥剂用量（单位） M 密封储藏时间（月） A MBB表面积（平方英寸） D 一单位干燥剂在10% RH、25℃时能吸收 水总量（克） 干燥剂干燥能力未知的情况下使用简化公式
U = 5 X 10-3 * A
根据托盘的吸湿性还要适当增加干燥剂
图例
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MSD降额
环境温度和器件厚度影响Floor life
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MSD降额
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MSD降额
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MSD再干燥
2. 装在低温料盘（如低温Tray盘、管筒、卷带）内的器件其烘烤 温度不能高于40℃，否则料盘会受到高温损坏。 3. 在125℃高温烘烤以前要把纸/塑料袋/盒拿掉。 4. 烘烤时注意ESD（静电敏感）保护，尤其烘烤以后，环境特别 干燥，最容易产生静电。 5. 烘烤期间，注意不能导致料盘释放出不明气体，否则会影响器 件的焊接性。
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MSD控制的必要性
技术的进步加深MSD问题 问题 技术的进步加深 面阵列封装器件(如：BGA ,CSP)使用数量的不断增加。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，这延 长了器件的曝露时间。 贴装无铅化。无铅合金的回流峰值温度更高，它可能使MSD的湿度 敏感性至少下降1或2个等级。
理解性
操作性
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MSD控制的必要性
潮湿对可靠性带来的危害 电气短路 金属氧化 电化学腐蚀 MSD危害 MSD危害作用在焊接、包括维修的加热过程中。 危害作用在焊接、包括维修的加热过程中。 危害作用在焊接 重视并研究MSD问题，对加工、运输、器件选型和仓库管理起指导 问题，对加工、运输、 重视并研究 问题 作用。 作用。
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MSD再干燥
6. 烘烤时务必控制好温度和时间。 如果温度过高，或时间过长，很容易 使器件氧化，或着在器件内部接连处 产生金属间化合物，从而影响器件的 焊接性。除非有特殊说明，否则器件 在90℃-125℃条件下烘烤的累计时 间不超过96小时。 7. 烘烤期间一定要作好烘烤记录，以便控制好烘烤时间。
PS: 选用什么材质的器件封装和基板材质有关。
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什么是MSD
常用术语 MBB: Moisture Barrier Bag 防潮袋 HIC: Humidity Indicator Card 潮湿指示卡 Floor life: MSD离开密封环境，暴露在空气中的时间 Shelf life: MSD器件能存放在干燥袋中的最小时间，从袋密封日期开 始，通常最小不低于12个月 参考文献： 参考文献： J-STD-033B.1 January 2007 J-STD-020D June 2007 J-STD-033A year 2002 JET113 May 1999 Intel Packaging Technology
J-STD-033: MSD的处理、包装、运输。 J-STD-020: MSL分类标准。 JEP113: MSD标签说明。
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MSD危害原理
回流焊
在回流区，整个器件要在183度以上60-150s左右，最高温度在220235度（SnPb共晶）。
MSD再干燥
通常，物料从贴片机上拆下以后，在再次使用以前，会一直存放在 干燥的环境里，比如干燥箱，或者和干燥剂一起重新封装。很多组 装人员认为，在器件保存在干燥环境以后，可以停止统计器件的曝 露时间。事实上，一旦器件曝露相当长一段时间后（一小时以上）， 吸收的潮气将保留在包装内，向中央界面扩散 ，从而很可能对器件 造成破坏。 最近的调查结果清晰的表明，器件在干燥环境下的时间与在环境中 的曝露时间同样重要。有例子表明，湿度等级为5（正常的拆封寿 命为48小时）的PLCC器件，干燥保存70小时以后，实际上，仅仅 曝露16个小时，便超过了其致命湿度水平。
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什么是MSD
MSD封装材料 封装材料 以陶瓷、金属材料封装的半导体组件的气密性较佳，成本较高，适用 于可靠性要求较高的使用场合。以塑料封装的半导体组件的气密性较 差，但是成本低，因此成为电视机、电话机、计算机、收音机等民用 品的主流。 我们现在使用的器件主要以氧环树脂为主。
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MSD再干燥
默认表
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详表（考虑了Floor life）
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MSD再干燥
烘干时应注意 1. 一般装在高温料盘（如高温Tray盘）里面的器件都可以在 125℃温度下进行烘烤，除非厂商特殊注明了温度。Tray盘上面 一般注有最高烘烤温度。
警告标签 （Warning Label） 无要求 要求 要求 要求
1 2 2a ～5a 6
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MSD储存和使用
我司使用的MSD器件 器件 我司使用的
QFP
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MSD储存和使用
干燥剂在密封MBB中典型有效时间为5年
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MSD储存和使用
潮湿敏感等级
包装袋 （Bag） 无要求 防潮包装袋 防潮包装袋 特殊防潮包装袋
干燥材料 （Desiccant） 无要求 要求 要求 特殊干燥材料
潮湿显示卡 （HIC） 无要求 要求 要求 要求
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MSD标识
J-STD-033A 湿度指示卡的读法
指示剂
如变粉红需烘烤
相 对 湿 度
如变粉红需
剂
卡
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MSD标识
J-STD-033B
湿度指示卡的读法
潮湿指示剂 等级2部分 60%不是蓝色时需 要烘烤 相 对 湿 等级2a-5a部分 10%不是蓝色且5% 粉红色时需要烘烤 当60%粉红色时， 不要将该卡放入袋中 度
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什么是MSD
MSD (Moisture Sensitive Devices) 潮湿敏感器件 MSD主要指非气密性SMD器件。包括塑料封装、其他透水性聚合物 封装（环氧、有机硅树脂等）。一般IC、芯片、电解电容、 LED等 都属于非气密性SMD器件。 MSL (Moisture Sensitivity Level) 潮湿敏感等级 MSD分级，等级越高，对湿度越敏感，也越容易受湿气损害。可分 为1、2、2a、3、4、5、5a、6，其中1级器件不是MSD。
FOCUSED PHOTONICS INC
潮湿敏感度
对J-STD-033B.1的解读 的解读
尉蔚 硬件互连开发组 2008-3-25
前言
SMD的到来引入了一个全新的可靠性质量问题——因为回流焊 造成的裂缝和分层的封装损坏。
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. MSD控制的必要性 什么是MSD MSD危害原理 MSL细分 MSD标识 MSD储存和使用 MSD降额 MSD再干燥 MSD返修
注：潮敏等级6的器件每次使用前都要烘烤 潮敏等级 的器件每次使用前都要烘烤
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MSD标识
level1
Level2~5a
Level6
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MSD标识
干燥剂计算 WVTR
(Water Vapor Transmission Rate) 小于等于0.002克/100平方英寸（24 小时40℃ ）
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MSD再干燥
干燥剂暴露30分钟内的还可以继续使用。 干燥剂暴露 分钟内的还可以继续使用。 分钟内的还可以继续使用 时间重置 对于原本干燥的器件，暴露在不超过30℃/60%，可以在室温下放回 MBB或干燥箱内，由干燥剂干燥。 MSL 2、2a、3: 对于暴露时间少于12小时的零件在干燥环境持续5倍 的时间，可以将Floor life重置为零。 MSL 4、5、5a:对于暴露时间少于8小时的零件在干燥环境持续10倍的 时间，可以将Floor life重置为零。 烘干后的器件可以将Shelf life置零。 置零。 烘干后的器件可以将 置零