潮湿敏感器件(MSD)控制一． 器件封装知识二． 潮湿敏感原理和案例三． 潮湿标准四． 企业内部的潮敏器件控制规范五． 潮湿器件常用英文知识说明2006年4月28日潮湿敏感器件(MSD)控制MSD控制意义根据某公司器件物理失效数据统计，在各种应力（电、机械、环境、潮敏等）诱发的器件失效机制中，潮湿敏感失效占15%。
在业界潮敏导致的失效所占的比例还要高。
随着器件封存装工艺的发展，越来越多低密水汽渗透率塑料材料的大量使用，管脚数越来越密集，潮敏器件控制技术面临巨大挑战。
潮湿敏感器件(MSD)控制一．元器件封装知识1．常见封装器件设计要求高的集成度，生产加工要求更高的效率，使得目前的器件绝大部分都有是表面贴装封装，常见封装有：贴片阻容件：英制公制0603 16080805 20120402 10051206 32161210 32251812 45322225 5764钽电容封装：代码EIA 代码P 2012A 3216B 3528C 6032D 7343潮湿敏感器件(MSD)控制IC封装：SOP （引脚从封装两侧引出呈海鸥翅状(L字形)TSOP （装配高度不到1.27mm的SOP）SSOP （引脚中心距小于1.27mm的SOP）QFP (四侧引脚扁平封装，2.0mm~3.6mm厚)LQFP （1.4mm厚QFP）TQFP （1.0mm厚QFP）BGA （印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚）PLCC （引脚从封装的四个侧面引出）SOJ (J引脚小外形封装IC)潮湿敏感器件(MSD)控制潮湿敏感器件(MSD)控制2. 常见封装结构SOP/QFP封装结构Plastic BGABGA 封装结构潮湿敏感器件(MSD)控制器件封装的三大功能要求：I．电热能：传递芯片的电信号。
II．散热功能：散发芯片内产生的热量。
III．机械化学保护功能：保护芯片和键合丝。
4．塑封器件的可靠性塑封器件可靠性差的原因：塑料渗湿率高，潮气渗入塑料后，吸附在芯片面性和内引线表面，引起腐蚀失效。
塑料的热膨胀系数大于芯片和键合丝。
在温度变化中，塑料与芯片，键合线的界面会产生相对位移。
虽然位移量很小，但足以造成键盘合丝移动，特别对直径为亚微米级引线，能导致键合丝断裂失效。
为了克服塑料的这些缺点，目前已在塑料中加入适量的填料，以减小塑料的热膨胀系数，改善热导率，降低渗湿率和提高玻璃转化温度Tg (Glass Transition Temperature).*注：玻璃转化温度是指塑料的热膨胀系数随着温度的升高，产生突然变化的某一温度，称为玻璃转化温度。
潮湿敏感器件(MSD)控制二．潮敏原理和失效因素1. 潮敏失效机理潮敏器件主要指在SMT生产的PSMD（Plastic Surface Mount Devices）,即塑封表面贴（封装）器件，潮敏是塑料封装表贴器件在高温焊接中表现出来的特殊失效现象。
集成电路封装中采用的热固性环氧材料看起来似乎是防潮的，但随着时间推移，IC 上的塑料密封会从周围环境中吸收潮气，吸潮程度与实际塑料化合物成分，运输储藏条件及生产线环境地湿度等因素有关。
潮敏主要发生在回流焊接过程中，因为在回流焊过程中器件本体温度几乎等同于焊接温度，潮气会急剧膨胀导致器件分层，引线拉细甚至断裂。
而波峰焊时器件本体的温度要小得多，不会导致潮敏失效。
塑料封装材料吸潮后，在高温条件下，特别是在回流焊接条件下，器件会经一个温度迅速升高的过程，其内部潮气就会迅速转变为蒸汽，气压的突变产生的应力将导致封装发生膨胀。
封装的膨胀程度取决于塑料组成成分，实际吸收湿气的数量，焊接温度，加热速度以及塑料的厚度，当气压超过塑料化合物的弯曲强度时，就可能会导致引线被拉细甚至拉断，封装开裂，键合点抬起，或至少在界面间产生分层，这些都会导致器件的性能变差甚至是直接失效。
*注：烘烤时间不足将增加MSD失效风险！潮湿敏感器件(MSD)控制2. 失效因素通常能引起潮敏失效的相关因素有：I.塑料材料与金属引脚的粘附不良,使潮气沿引脚到塑料的介面浸入芯片表面. II.塑料材料本身不致密,潮气从塑料中直接缓慢浸入芯片表面.III.芯片包装封装料过少,过薄,潮气容易浸入.IV.电路装入密封包装袋之前烘烤时间不够或者烘烤的温度过低.V.包装袋密封不良或者包装袋密封性受到破坏,潮气渗入袋内.VI.库房湿度超标,生产车间湿度超标,或包装袋拆封后,器件在空气中放置时间过长.(不符合规范要求)VII.回流焊之前器件预热时间不够或者回流焊温度过高.3. 潮气浸入的途径A. 材料: 塑封材料不致密,潮气容易进入.B. 结构: 塑封材料与金属引脚的粘附不良,使潮气沿引脚到塑料的介面浸入芯片面表面.C. 厚度：塑封材料越薄，潮气越容易进入。
D．环境：湿度越高，温度越高（低于水变汽温度时），潮气容易进入。
潮湿敏感器件(MSD)控制三．潮敏标准 1.潮敏标准介绍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：1） IPC/JEDEC J-STD-020 B 塑料集成电路（IC ）SMD 的潮湿/回流敏感性分类。
2） IPC/JEDEC J-STD-033 A 潮湿/回流敏感性SMD 的处理，包装，装运和使用标准。
3） IPC/JEDEC J-STD-035非气密性封装元件的声学显微镜检查方法. 4） IPC-9501 电子元件的PWB 装配焊接工艺指南. 5） IPC-9502 电子元件的PWB 装配焊接工艺指南. 6） IPC-9503 非IC 元件的潮湿敏感性分类.7） 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,已不再使用了.业界标准对比分析(IPC/JEDEC)z J-STD-020C 非密封SMD 潮湿敏感分级标准; z J-STD-033B 潮湿敏感器件包装,处理,运输及使用标准;（差异点体现：潮湿环境MSD 存放时间减小，烘烤时间增长，MSD 干燥存放/MBB 的湿度控制更加严格8%->5%）潮湿敏感器件(MSD)控制2. IPC/JEDEC J-STD-020B潮敏等级分类标准车间寿命潮湿敏感等级（MSL）1 无限制，≤ 30°C/85﹪RH(相对湿度)2 1年, ≤ 30°C/60﹪RH(相对湿度)2a 4周, ≤ 30°C/60﹪RH(相对湿度)3 1周, ≤ 30°C/60﹪RH(相对湿度)4 72小时, ≤ 30°C/60﹪RH(相对湿度)5 48小时, ≤ 30°C/60﹪RH(相对湿度)5a 24小时, ≤ 30°C/60﹪RH(相对湿度)使用前都要烘烤,烘烤后必须在潮敏警示标签上要求的时间6内完成回流焊.潮湿敏感等级: (MSL: MOISTURE SENSITIVITY LEVEL)车间寿命: (FLOOR LIFE:器件拆封存后最长存放时间).潮湿敏感器件(MSD)控制3. 车间寿命降额及包装要求器件的潮敏等级是在30°C/60﹪RH 环境下实验确定的,但实际的车间湿度可能更高, 因此J-STD-033A给出了降额标准.J-STD-033A对潮敏器件的包装要求如下:潮敏等级防潮包装袋(MBB) 干燥材料(Desiccant)湿度指示卡(HIC)潮敏标签(MSIL)警告标签(CautionLabel)1 无要求无要求无要求无要求无要求2 要求要求要求要求要求2a~5a 要求要求要求要求要求6 可选可选可选要求要求说明：对于6级潮敏器件，虽然标准是可选，也应要求来料也都采用防潮包装，并且包装袋内放置干燥剂。
潮湿敏感器件(MSD)控制4.包装要求潮湿敏感标识(MSIL)MSIL: Moisture-sensitive Identification Label湿度指示卡：HIC：Humidity Indicator Card干燥剂和指示卡都可再利用，但干燥剂在再利用前需按要求烘烤，指示卡也需按要求烘烤，指示卡也需要干燥到色剂恢复蓝色才能再利用。
警示标签上有：*潮湿敏感标识破*潮湿敏感等级别*包装有效期限期*车间寿命说明确*受潮判定标准确性*器件能承受的最高温度过*受潮器件的烘烤方法要求包装袋的密封时间等信息。
潮湿敏感器件(MSD)控制5.受潮的判定标准J-STD-033A要求：潮湿敏感器件必须在满足下列条件之一的环境中存储：1）在有干燥剂的真空包装袋内存储；2）在干燥箱内（湿度<10%RH）存储。
对于露置在空气中的时间大于其车间寿命（参见车间寿命降额标准）的潮敏器件，或是包装袋内湿度指示卡超过10%RH的潮敏器件，都有可能已经受潮，需要烘烤后才能使用。
封装厚度潮敏等级 125ºC烘烤 40ºC（≤5%RH）烘烤≤1.4mm2a 4h 5daysdays ………… 3 7h 11………… 4 9h 13days………… 5 10h 14days………… 5a 14h 19days≤2.0mm2a 18h 21days………… 3 24h 33days………… 4 31h 43days………… 5 37h 52days………… 5a 48h 68days≤4.0mm2a 48h 67days………… 3 48h 67days………… 4 48h 68days………… 5 48h 68days………… 5a 48h 68days以上是IPC/JEDEC J-STD-033A给出的烘烤要求，操作起来有很大的困难，可以参考此标准，结合企业以往经验和实际情况，制定可操作的自己的烘烤要求。
潮湿敏感器件(MSD)控制四．企业内部的潮敏器件操作要求1.通用要求参考J-STD-033B 标准，结合企业情况，制定企业内部的对各种环境条件下的车间寿命 要求：MSD 车间寿命要求(Floor Life)MSLMSD 封装体厚度 标准条件 ≤30°C/60﹪RH降额条件1≤30°C/70﹪RH 降额条件2 ≤30°C/80﹪RH 降额条件2 ≤30°C/90﹪RH 1 所有 无限制 无限制 无限制 无限制 2 所有1年半年3个月3个月≥3.1mm,(BGA ≥1mm) 10天7天6天2.1mm~3.1mm 96小时 72小时 48小时2a≤2.1mm,(BGA<1mm)28天24小时 24小时 24小时≥3.1mm,(BGA ≥1mm) 120小时 96小时 96小时2.1mm~3.1mm 72小时 48小时 48小时 3≤2.1mm,(BGA<1mm)168小时 24小时 24小时 24小时≥3.1mm,(BGA ≥1mm) 72小时 48小时 48小时2.1mm~3.1mm 48小时 48小时 24小时 4≤2.1mm,(BGA<1mm)72小时 24小时 24小时 24小时≥3.1mm,(BGA ≥1mm) 48小时 24小时 24小时5 <3.1mm,(BGA <1mm)48小时24小时 24小时 24小时≥3.1mm,(BGA ≥1mm) 24小时 24小时 24小时5a<3.1mm,(BGA <1mm) 24小时24小时 12小时 12小时 6所有使用前必须烘烤，并在警告标签规定的时间内焊接完毕。