潮濕敏感元件
本文介紹，應該清楚地認識到元件對潮濕的敏感性是一個複雜的主題。

潮濕敏感性元件的主題是相當麻煩但很重要的- 並且經常被誤解的。

由於潮濕敏感性元件使用的增加，諸如薄的密間距元件(fine-pitch device)和球柵陣列(BGA, ball grid array)，使得對這個失效機制的關注也增加了。

當元件暴露在回流焊接期間升高的溫度環境下，陷於塑膠的表面貼裝元件(SMD, surface mount device)內部的潮濕會産生足夠的蒸汽壓力損傷或毀壞元件。

常見的失效模式包括塑膠從晶片或引腳框上的內部分離(脫層)、線捆接損傷、晶片損傷、和不會延伸到元件表面的內部裂紋等。

在一一些極端的情況中，裂紋會延伸到元件的表面；最嚴重的情況就是元件鼓脹和爆裂(叫做“爆米花”效益)。

IPC - 美國電子工業聯合會制訂和發佈了IPC-M-109, 潮濕敏感性元件標準和指引手冊。

它包括以下七個文件：
·IPC/JEDEC J-STD-020 塑膠積體電路(IC)SMD的潮濕/回流敏感性分類
·IPC/JEDEC J-STD-033 潮濕/回流敏感性SMD的處理、包裝、裝運和使用標準
·IPC/JEDEC J-STD-035 非氣密性封裝元件的聲學顯微鏡檢查方法
·IPC-9501 用於評估電子元件(預處理的IC元件)的印刷線路板(PWB, printed wiring board)的裝配工藝過程的類比方法
·IPC-9502 電子元件的PWB裝配焊接工藝指南
·IPC-9503 非IC元件的潮濕敏感性分類
·IPC-9504 評估非IC元件(預處理的非IC元件)的裝配工藝過程類比方法
原來的潮濕敏感性元件的文件，IPC-SM-786, 潮濕/回流敏感性IC的檢定與處理程式，不再使用了。

IPC/JEDEC J-STD-020 定義了潮濕敏感性元件，即由潮濕可透材料諸如塑膠所製造的非氣密性包裝的分類程式。

該程式包括暴露在回流焊接溫度接著詳細的視覺檢查、掃描聲學顯微圖像、截面和電氣測詴等。

測詴結果是基於元件的體溫，因爲塑膠模是主要的關注。

`標準的回流溫度是220°C+5°C/-0°C，但是回流詴驗發現，當這個溫度設定爲大量元件的電路板的時候，小量元件可達到235°C。

如果可能出現更高的溫度，比如可能出現小量與大量元件的情況，那麽推薦用235°C的回流溫度來作評估。

可使用對流爲主、紅外爲主或汽相回流設備，只要它可達到按照J-STD-020 的所希望的回流溫度曲線。

下面列出了八種潮濕分級和車間壽命(floor life)。

有關保溫時間標準的詳情，請參閱J-STD-020。

· 1 級- 小於或等於30°C/85% RH 無限車間壽命
· 2 級- 小於或等於30°C/60% RH 一年車間壽命
·2a 級- 小於或等於30°C/60% RH 四周車間壽命
· 3 級- 小於或等於30°C/60% RH 168小時車間壽命
· 4 級- 小於或等於30°C/60% RH 72小時車間壽命
· 5 級- 小於或等於30°C/60% RH 48小時車間壽命
·5a 級- 小於或等於30°C/60% RH 24小時車間壽命
· 6 級- 小於或等於30°C/60% RH 72小時車間壽命(對於6級，元件使用之前必須經過烘焙，並且必須在潮濕敏感注意標貼上所規定的時間限定內回流。

)
增重(weight-gain)分析(參閱J-STD-020)確定一個估計的車間壽命，而失重(weight-loss)分析確定需要用來去掉過多元件潮濕的烘焙時間。

J-STD-033提供有關烘焙溫度與時間的詳細資料。

IPC/JEDEC J-STD-033提供處理、包裝、裝運和烘焙潮濕敏感性元件的推薦方法。

重點是在包裝和防止潮濕吸收上面- 烘焙或去濕應該是過多暴露發生之後使用的最終辦法。

乾燥包裝涉及將潮濕敏感性元件與去濕劑、濕度指示卡和潮濕敏感注意標貼一起密封在防潮袋內。

標貼含有有關特定溫度與濕度範圍內的貨架壽命、包裝體的峰值溫度(220°C或235°C)、開袋之後的暴露時間、關於何時要求烘焙的詳細情況、烘焙程式、以及袋的密封日期。

1 級。

裝袋之前乾燥是可選的，裝袋與去濕劑是可選的、標貼是不要求的，除非元件分類到235°C的回流溫度。

2 級。

裝袋之前乾燥是可選的，裝袋與去濕劑是要求的、標貼是要求的。

2a ~ 5a 級。

裝袋之前乾燥是要求的，裝袋與去濕劑是要求的、標貼是要求的。

6 級。

裝袋之前乾燥是可選的，裝袋與去濕劑是可選的、標貼是要求的。

元件乾燥使用去濕或烘焙兩種方法之一。

室溫去濕，可用於那些暴露在30°C/85% RH 條件下少於8小時的元件，使用標準的乾燥包裝方法或者一個可以維持25°C±5°C、濕度低於10%RH的乾燥箱。

烘焙比許多人所瞭解的要更複雜一點。

對基於級別和包裝厚度的乾燥前與後的包裝，有一些烘焙的推薦方法。

預烘焙用於乾燥包裝的元件準備，而後烘焙用於在車間壽命過後重新恢復元件。

請查閱並跟隨J-STD-033中推薦的烘焙時間/溫度。

烘焙溫度可能通過氧化引腳或引起過多的金屬間增生(intermetallic growth)而降低引腳的可焊接性。

不要將元件存儲在烘焙溫度下的爐子內。

記住，高溫託盤可以在125°C之下烘焙，而低溫託盤不能高於40°C。

IPC的乾燥包裝之前的預烘焙推薦是：
包裝厚度小於或等於1.4mm：對於2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間範圍8~28小時，或150°C烘焙4~14小時。

包裝厚度小於或等於2.0mm：對於2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間範圍23~48小時，或150°C烘焙11~24小時。

包裝厚度小於或等於4.0mm：對於2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間範圍48小時，或150°C烘焙24小時。

IPC的車間壽命過期之後的後烘焙推薦是：
包裝厚度小於或等於1.4mm：對於2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間範圍4~14小時，或40°C烘焙5~9天。

包裝厚度小於或等於2.0mm：對於2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間範圍18~48小時，或40°C烘焙21~68天。

包裝厚度小於或等於4.0mm：對於2a ~5a 級別，125°C的烘焙時間範圍48小時，或40°C烘焙67或68天。

通過瞭解IPC-M-109，潮濕敏感性元件標準與指引手冊，可避免有關潮濕敏感性的問題。