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编制：于怀福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)Typical Sample (not to scale)SOP (Small Outline Package)SSOP up to 20 pin (Shrink Sm all OutlinePackage)m ore than 20 pin heat-resistant TSOP(1)(Thin Sm allOutlinePackage)TSOP(2)(Thin Sm allOutlinePackage)Remarks CategoriesPin Counts Lead Pitches [mm]24 to 40-pin SOP 20, 28, 30, 32, 60, 64, 700.65, 0.80,0.95, 1.0024, 28, 32, 40, 44 1.27Type I, leads on short side 26(20), 26(24), 28,28(24), 32, 44, 44(40), 48,50, 50(44), 54, 66, 70(64),70, 860.50, 0.65,0.80, 1.27Type II, leads on long side32, 480.5潮湿敏感器件(MSD)控制Typical Sample(not to scale)QFP Standard type(Q uad Flat Package)Ditto, m odifiedleadsHeat resistant type (<64-pin) Heat resistant type (>=64-pin)LQFP(Low ProfileQ uad FlatPackage)TQFP (Thin Q uad Flat Package)SOJ(Sm all O utlineJ-lead)Tw o J-lead leadrow s1.4m m bodythickness1.20m m bodythickness26, 26(20), 26(24), 28,28(24), 32, 36, 40, 42, 500.80, 1.2744, 48, 64, 80, 100, 120,1280.50, 0.8044, 56, 64, 80, 100, 128,160, 208, 240, 272, 3040.50, 0.65,0.80, 1.00144, 176, 2080.5Categories Pin Counts Lead Pitches[mm]RemarksBGA ( Ball Grid Array)Flip Chip潮湿敏感器件(MSD)控制2. 常见封装结构SOP/QFP 封装结构Die attach pad Die attach Leadframe Wire bonds Die Mold compoundBGA 封装结构Die Attach Adhesive Wir Bonds Epoxy Mold Compound Plastic BGA潮湿敏感器件(MSD)控制3. 塑封器件功能要求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)● J-STD-020C 非密封SMD 潮湿敏感分级标准;● 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%）J-STD-020AJ-STD-033J-STD-020C J-STD-033B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。