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ESD与潮湿敏感控制【潮湿敏感元件的失效原因】


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(IC)的印刷线路板
的装配工艺过程的模拟方法
IPC-9502 电子元件的PCB装配焊接工艺指南
1 级 - 小于或等于300C/85% RH 无限车间寿命。 2 级 - 小于或等于300C /70% RH 半年车间寿命 。
2a 级 - 小于或等于300C /70% RH 两周车间寿命。
3 级 - 小于或等于300C /70% RH 72小时车间寿命。
4 级 - 小于或等于300C /70% RH 36小时车间寿命 。
• HIC:Humidity Indicator Card 即潮湿显示卡。打开
真空防潮包装袋,HIC将显示袋内的潮湿程度。一般HIC 上有若干个圆圈,分别代表相对湿度10%、20%、30%、 等,各圆圈原为蓝色,当某圆圈内有蓝变为紫红色时表明 袋内已达到该圆圈对应的相对湿度;当某圆圈有紫红色完 全变为淡红色时,则表明袋内的湿度已超过该圆圈对应的 湿度。若显示湿度超过20%,表明生产前需要进行烘烤。
健康的。这个元件曾通过适当的ESD技术处理,能成功
运行几年时间。
但是随着正常使用的压力将引起零件过早失效,这种情况 不能被正常地发觉,含有极高的潜在风险。
受伤的。这种元件已部分损坏,虽然即时未能显现出来, 死亡的。这个元件遭到严重的ESD损害,不能运行。
受到ESD电击的IC例子
人类通过日常活动可产生高达25000V的静电放电, 人类 手上的神经仅可感觉到低至大约3000V的静电放电。但 只需要约10V左右的ESD就可毁坏IC内部的某些极小零 件和迹线。其结果是,虽然ESD看不见、听不到或感觉 不到,但可严重地损伤或毁坏现在电子零件。
日常生活中碰到ESD的例子


闪电。
冬天当你走过地毯去触摸金属门把手时会有刺痛感。
冬天晚上脱衣服时会看到有火花。

用梳梳完头后,梳子可以吸起纸屑。
在工作中任何时候都可能发生静电失效
在下列过程中都可能产生静电失效: 原材料进货接收时。 ESD同时会因为下列情况而增强:
*相对低的湿度(干燥的空气)。 * 在工作区内使用合成塑料、绝缘替材料。 * 在打腊地板或合成地毯上走动。 * 坐着有滚轮的的椅子来移动。
IPC-9503 非IC元件的潮湿敏感性分类
IPC-9504 评估非IC元件的装配工艺过程模拟方法
IPC的干燥包装之前的预烘烤
• 封装厚度小于或等于 1.4mm:对于 2a ~5a 级别, O O 125 C的烘焙时间范围8~28小时,或150 C烘焙4~14 小时。 • 封装厚度小于或等于 2.0mm:对于 2a ~5a 级别, O O 125 C 的烘焙时间范围 23~48 小时,或 150 C 烘焙 11~24小时。
5 级 - 小于或等于300C /70% RH 24小时车间寿命 。 5a 级 - 小于或等于300C /70% RH 12小时车间寿命 。 6 级 - 小于或等于300C /70% RH 36小时车间寿命。
潮湿敏感分级和车间寿命(降额2:80%时)
**由于车间的除湿设备的性能原因,当湿度无法控制低于60%时,参考其它 公司的经验,特订出降额处理2,湿度达80%时: 1 级 - 小于或等于300C/85% RH 无限车间寿命。
拿住零件和PCB’A的边缘。
行为准则 (Do and Don't)
用适当的容器运输零件和PCB’A。 每次进入工作区之前测试腕带/工鞋,并按规定在记录表上记录下来。 当需要清洗PCB时,只许使用ESD认可的自然毛刷(不要用塑料)和溶剂。 在清洗时保存零件接地,因为固体毛刷对板和液体溶剂对板可能产生ESD。
贮存静电敏感物料必须使用规范的防静电容器,只
能使用能够完全封闭的容器或包装材料。
为了使移动不产生静电损伤,必须检查所有静电屏
蔽容器,包括塑料袋,塑料泡沫,绝对不能使用超出 使用期限或没用检查的防静电容器。
所有的防静电容器附上规范的静电标签,务必使标
签清晰可见,不要使用普通的胶带贴在标签上。
正确的操作( Do )
2 级 - 小于或等于300C /80% RH 三个月车间寿命 。
2a 级 - 小于或等于300C /80% RH 一周车间寿命。
3 级 - 小于或等于300C /80% RH 36小时车间寿命。
4 级 - 小于或等于300C /80% RH 18小时车间寿命 。 5 级 - 小于或等于300C /80% RH 12小时车间寿命 。 5a 级 - 小于或等于300C /80% RH 6小时车间寿命 。 6 级 - 小于或等于300C /80% RH 18小时车间寿命。
器件拆封后的贮存方法
• 通常要求按生产需求来拆封潮湿敏感器件,而生产剩余 的拆封器件 需按下列方法贮存:
• 保持在有干燥材料的防潮袋里, 需真空密封包装。 • 存放在干燥箱内,箱内湿度需低于10%RH。
器件受潮后的处理方法
• 防潮等级为二级以上的器件,若拆封后存放时间超过 规定的最大时间或因存放、运输器件时造成密封袋破 损、漏气等而使器件受潮,则必须要对器件进行烘烤 , 烘烤方法为: • 在125±5 C 条件下烘烤24小时,对于同一器件多次 烘烤累计时间不能多于96小时。
潮湿敏感分级和拆封后最大存放时间
1 级 - 小于或等于300C/85% RH 无限车间寿命。 2 级 - 小于或等于300C /60% RH 一年车间寿命 。 2a 级 - 小于或等于300C /60% RH 四周车间寿命。 3 级 - 小于或等于300C /60% RH 168小时车间寿命。 4 级 - 小于或等于300C /60% RH 72小时车间寿命 。 5 级 - 小于或等于300C /60% RH 48小时车间寿命 。 5a 级 - 小于或等于300C /60% RH 24小时车间寿命 。
ESD与潮湿敏感控制 基础知识
(内部培训教材 )
LongJoin Electronics Co., Ltd. 龙 健 电 子 有 限 公 司
Part 1 ESD基础知识
首先了解ESD是什么?
ESD :ElectroStatic Discharge ,即是静电放电 或静电泄放。
ESD是怎样引起的?
• 1 级。装袋前不要求干燥,包装袋材料、干燥剂及警 告标签亦无要求。 • 2 级。装袋前不要求干燥,要求防潮包装袋 ( 含 HIC)同时 要求防静电,要求有干燥剂及警告标签。
• 2a ~ 5a 级。装袋前要求干燥,包装袋要求防潮(含HIC), 要求有干燥剂和警告标签。 • 6 级。装袋前不要求干燥,要求防潮包装袋(含HIC)同时 要求防静电,要求有干燥剂及警告标签。
生产、装配、测试检验、贮藏运送、售后服务维修等。
我们怎样去控制ESD?
要控制ESD必须遵循下面三个原则:
1.意识
有源器件及其组件都对ESD敏感。(半导体元件:二极管、 三极管、IC等器件) 在静电保护区你必须要适当接地,如果不适当的接地,那 么你就是静电的来源。
2. 操作 3.贮存和运输
原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>>已作废,不再使用。
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 塑料集成电路的潮湿/回流敏感
性分类
ESD系统的最低要求
一个完善的ESD系统必须包括:
• 管理者:谁来负责。 • 培训:对必要的人进行培训。 • 控制:明确控制方法并和相关的人进行交流。 • 物品:选择满足EN 100 015标准的材料。 • 审核:测试使它保持在一个良好状态。
Part 2
潮湿敏感控制 基础知识
认识潮湿敏感
• 由于潮湿敏感性元件使用的增加,诸如薄的密间距元 件和球栅阵列(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,陷于芯片内部的水分会产生足够 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 ) 、接线损伤、 芯片损伤、和不会延伸到元件表面的内部裂纹等。在 一些更严重的情况中,裂纹会延伸到元件的表面,就 是元件鼓胀和爆裂(叫做“爆米花”现象)。
使用黄色警告胶带标记ESD保护区域边界。
在所有操作和检查中尽可能地减少PCB’A的运动, 尽可能减少操作次数。 将元件保存在原包装内,直到准备使用,只存储在完全闭合的屏蔽容器内, 或者引脚朝下放在耗散性接地垫子上。
行为准则 (Do and Don't)
不允许的操作(Don‘t )
摩擦头发。 使用非ESD认可袋/工具箱。 衣服/头发/领带摩擦到PCB’A。 使用家用的润肤露。 堆叠板。 用屏蔽袋象“垫托”式地拿板。 把PCB’A放在屏蔽袋的上面。 在电源电路工作时使用接地腕带(例如:有250VAC以上的机器维护)。
O
• 或在45 C 、RH≤ 5%条件下烘烤192小时。
O
• 不要将元件存储在烘烤温度下的炉子内。烘烤前要确 O 认其包装材料是否耐高温,高温托盘可以在 125 C之 O 下烘焙,而低温托盘不能高于45 C。(某些低温盘会 在包装上注明“HEAT PROOF”等字样。
潮湿敏感性元件新标准(IPC)
当两种材料一起摩擦,一种丢失电子带有正电荷, 而另一种因为得到电子而带有负电荷,当两个带 有不同电荷的物体相互接触,电荷会从其中一个 物体流向,这种电荷的突然流动就是ESD。
ESD的危害
大家都知道闪电击中房子是一个很大的悲剧,同样ESD 对 于电子元件脆弱的结构同样是毁灭性的。有些IC含有多达 几百万个晶体管,即使极微的静电荷(10V左右)就可使其 损伤或毁坏。通常受到ESD电击的元件可能存在以下三种 情况:
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