J-STD-020D[1].1中文版

1、聯(lián)合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IPC/JEDEC J-STD-020D.1 2008 年 3 月取代 IPC/JEDEC J-STD-020D 2007 年 8 月非密封型固態(tài)表面貼裝組件的 濕度/回流焊敏感性分類聲明 IPC與JEDEC標(biāo)準(zhǔn)及出版物的設(shè)計用意是消除制造商與買方之間的誤解, 促進(jìn)產(chǎn)品 的交換性與改善產(chǎn)品, 協(xié)助買方在最小延誤下選出并取得適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品, 滿足自己 的特定需求, 藉此達(dá)到服務(wù)大眾的目 的. 這類標(biāo)準(zhǔn)與出版物的存在不能以任何方 式妨礙IPC或JEDEC會員或非會員制造、出售不符合這類標(biāo)準(zhǔn)書與出版物的產(chǎn)品, 亦未妨礙他們自愿使用IPC或JEDEC會員以外的產(chǎn)品, 不管本標(biāo)準(zhǔn)是要在國內(nèi)或國

2、際使用. IPC或JEDEC提供的標(biāo)準(zhǔn)及出版物是推薦的,不考慮其采用是否涉及到有關(guān)文獻(xiàn)、材 料或工藝的專利. IPC或JEDEC既不會對任何專利的所有者承擔(dān)任何義務(wù); 也不會對任何采用這些推薦性標(biāo)準(zhǔn)或出版物的團(tuán)體承擔(dān)任何義務(wù). 使用者對一切專利侵權(quán)的指控承擔(dān)所有的辯護(hù)責(zé)任. 本聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)書由IPC 塑料芯片載座裂縫工作小組（B-10a）及JEDEC JC-14.1 封裝組件可靠性測試委員會所編制.關(guān)于技術(shù)信息, 請洽：JEDECSolid State TechnologyAssociation2500 Wilson BoulevardArlington, VA 22201-3834Phone (

3、703) 907-7560Fax (703) 907-7501IPC2215 Sanders RoadNorthbrook, IL60062-6135Phone (847) 509-9700Fax (847) 509-9798請使用本書后面的標(biāo)準(zhǔn)改善表. 所有權(quán)利概為國際與泛美版權(quán)諸公約所保留. 在無著作權(quán)人的事先書面同意下, 嚴(yán)禁拷貝、掃瞄或以其它方式復(fù)制與重制本書, 違反者, 視同違反美國版權(quán)法, 以侵權(quán)論之.IPC/JEDEC J-STD-020D.1連接電子工業(yè)協(xié)會 非密封型固態(tài)表面貼裝組件的 濕度/回流焊敏感性分類JEDEC JC-14.1 封裝組件可靠性測試法委員會及 IPC B-

4、10a 塑料芯 片載座裂縫工作小組編制的聯(lián)合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)取代:IPC/JEDEC J-STD-020D -2007年8月IPC/JEDEC J-STD-020C-2004年7月IPC/JEDEC J-STD-020B -2002年7月IPC/JEDEC J-STD-020A -1999年4月J-STD-020 1996年10月JEDEC JESD22-A112IPC-SM-786A 1995年1月IPC-SM-786 1990年12月歡迎本標(biāo)準(zhǔn)的使用者參與新版標(biāo)準(zhǔn)的編制.請洽：JEDECSolid State TechnologyAssociation2500 Wilson BoulevardAr

5、lington, VA 22201-3834 IPC3000 Lakeside Drive, Suite 309SBannockburn, Illinois 60015-1249Phone 847 615.7100Fax 847 615.7105本頁蓄意空白2008 年 3 月 IPC/JEDEC J-STD-020D.1目錄1. 目的. 11.1 范圍. 11.2 背景. 11.3 術(shù)語和定義 12. 適用文件. 12.1 JEDEC. 22.2 IPC. 36. 標(biāo)準(zhǔn) . 86.1 不合格標(biāo)準(zhǔn). 86.2 進(jìn)一步評估的標(biāo)準(zhǔn). 96.2.1 脫層. 96.3 不合格驗證.107. 濕氣/回流

6、焊敏感分類.103. . 3 設(shè)備3.1 / . 3 溫 濕箱3.2 .3 焊錫回流焊設(shè)備3.2.1 . 3 全對流（優(yōu)先采用）3.2.2 . 3 紅外線3.3 . 3 烤爐3.4 . 3 顯微鏡3.4.1 .3 光學(xué)顯微鏡3.4.2 . 3 聲學(xué)顯微鏡3.5 . 3 橫截面切割3.6 . 4 電氣測試3.7 . 4 秤重工具（選擇性）3.8 4 珠形溫差電耦溫度測量 4. 分類/再分類.44.1 與無鉛重工的兼容性. 4 4.2 再分類. 5 8. 選擇性增重/失重分析.10 8.1 增重.108.2 吸附曲線.108.2.1 讀取點.108.2.2 干燥重量.108.2.3 濕氣滲浸.10

7、8.2.4 讀數(shù).118.3 解吸附曲線.118.3.1 讀數(shù).118.3.2 烘烤.118.3.3 讀數(shù). .119. 增加項與例外.11附彔A 回流分類.12附彔 B 版本 C- 版本 D 的主要變更.135. 程序. 55.1 樣品要求. 55.1.1 再分類(無需額外可靠性測試的合格封 裝) . 55.1.2 分類/再分類和返修. 5 5.2 初始電氣測試.6 5.3 初始檢驗.6 5.4 烘烤 .6 5.5 濕氣滲濕.6 5.6 回流 .7 5.7 最后的外觀檢驗.7 5.8 最后的電氣測試.7 5.9 最后的光學(xué)顯微鏡檢.7圖圖 5-1 回流焊溫度分布圖. 8表格表格 4-1 錫鉛

8、共晶處理 - 分類溫度(TC).4 表格 4-2 無鉛處理 - 分類溫度(TC) .4表格 5-1 濕度敏感性等級6表格 5-2 回流分布圖7PC/JEDEC J-STD-020D.1 2008年3月本頁蓄意空白2008年3月IPC/JEDEC J-STD-020D.1非密封型固態(tài)表面貼裝組件的濕氣/回流焊敏感性分類1. 目的本標(biāo)準(zhǔn)的目的在于確定那些由濕氣所誘發(fā)應(yīng)力敏感的非密封固態(tài)表面貼裝元器件的分類, 以便對其進(jìn)行正確的封裝, 儲存和處理, 以防回流焊和維修時損傷元器件. 本標(biāo)準(zhǔn)可確定合格SMD封裝應(yīng)該用什么分類/預(yù)處理等級. 用此測試方法通過此標(biāo)準(zhǔn)不足以確保其長期可靠性. 范圍 該分類程序

9、適用所有在封裝內(nèi)、且由于吸收了濕氣因而在回流過程中有可能遭受損傷的非密封型固態(tài)表面貼裝組件( SMDs）. 本文件內(nèi), SMD一詞是指塑料封裝表面貼裝組件及其它濕氣可滲入材料所作 成的封裝. 各個等級的用意是供SMD制造商告知使用者（板組裝作業(yè)）關(guān)于他們組件產(chǎn)品的濕氣敏感等級, 以及通過板組裝作業(yè)確保適當(dāng)?shù)奶幚矸婪洞胧┍粦?yīng)用到濕氣/回流焊敏感組件. 如果未對已經(jīng)合格的SMD封 裝作任何重大的改變, 那么該方法要依照4.2被用在再分類上.本標(biāo)準(zhǔn)無法就所有可能存在的組件、板組裝與產(chǎn)品設(shè)計組合提出說明. 但是, 本標(biāo)準(zhǔn)為常用的工藝提供測試 法及標(biāo)準(zhǔn). 若有不常見或特殊的組件或工藝/技術(shù), 研發(fā)應(yīng)包括

10、客戶/制造商的參與, 而且此標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括議定 的允收產(chǎn)品定義. 若按照舊版J-STD-020、JESD22-A112（已作廢）、IPC-SM-786（已作廢）的程序或標(biāo)準(zhǔn)將SMD封裝歸類到特定濕氣敏感等級, 那么不須依照現(xiàn)行版本對這些SMD封裝進(jìn)行再分類, 除非要求改變等級或更高的回流 焊峰值溫度. 附彔B總括了版本C-版本D的主要變更.注：如果本文件的程序被用在被封裝組件上, 且這些被封裝組件不在本規(guī)格的范圍內(nèi), 那么這類封裝的不良 標(biāo)準(zhǔn)一定要由這些組件的供貨商與他們的終端用戶議定. 背景 當(dāng)封裝暴露在回流焊的高溫時, 非密封型封裝內(nèi)的蒸汽壓力會大幅增加. 在特定狀況下, 該壓力會造成封裝材料

11、發(fā)生內(nèi)部脫層從而脫離晶粒及(或)導(dǎo)線框/基座, 或是發(fā)生未擴(kuò)展到封裝外面的內(nèi)部裂縫、或是邦定損傷、金屬線窄化、邦定翹起、晶粒翹起、薄膜裂縫, 或邦定下方產(chǎn)生凹口. 以最嚴(yán)重的狀況來說, 這 個應(yīng)力會造成封裝發(fā)生外部裂縫. 一般稱為爆米花現(xiàn)象, 因為這個內(nèi)部應(yīng)力會造成封裝膨脹, 然后發(fā) 出一聲砰的破裂聲. SMD比通孔組件更容易發(fā)生這種現(xiàn)象, 因為它們在回流焊時暴露在更高的溫度中. 原 因在于焊接作業(yè)一定要發(fā)生在與SMD組件同一面的板面上. 對于通孔組件, 焊接作業(yè)發(fā)生在板的下面, 從而 將組件遮蔽隔離了熱錫料. 采用插入焊或pin浸錫 制程的通孔組件可能也會遇到發(fā)生在SMT組件的現(xiàn)象 - 由濕

12、氣誘發(fā)的不良.1.3 術(shù)語和定義加速當(dāng)量滲浸 - 與標(biāo)準(zhǔn)滲浸相比, 其滲浸溫度更高, 但時間更短, 以此提供幾乎相同的濕氣吸收量. 見滲浸. 聲學(xué)顯微鏡 - 一種可以通過超聲波制造影象來檢驗樣本表面或樣本表面特征(包括缺陷和損傷)的設(shè)備. 請參I-STD-035了解更多信息.面積數(shù)組封裝 - 一種將端子按數(shù)組形式安排在封裝體底部且在封裝輪廓內(nèi)的一種封裝.分類溫度 - 依據(jù)J-STD-033, 組件制造商對組件的濕氣敏感等級給予保證(如警示牌和/或條形碼貼紙上所示)的最高 封裝體溫度.裂縫 - 材料內(nèi)的一種分離. 請見脫層.損傷反應(yīng) - 因暴露在回流焊導(dǎo)致的不可回復(fù)的變更.dead-bug -

13、端子向上的封裝.脫層 - 計劃邦定的兩種材料界面間的分離. 見裂縫.邦定下方區(qū)域 - 晶粒腳座上的線邦定區(qū)域, 尺寸與晶粒上的單個邦定盤相同.車間壽命 - 從將組件取出防濕袋到干燥儲存或烘干再到回流焊所允許的時間段.整體封裝體熱風(fēng)重工 - 直接用熱風(fēng)對著封裝體進(jìn)行加熱以將封裝體的焊接處熔化的一種工藝.live-bug - 端子向下的封裝.制造商暴露時間 - 組件烘烤后但在出貨給終端用戶前可以暴露在外界條件下的最長累積時間.濕氣/回流敏感分類 - 對組件在回流焊時因吸收濕氣造成損傷的敏感性進(jìn)行的評定.濕氣敏感等級(MSL) - 一種等級級別, 表明組件在回流焊時因吸收濕氣造成損傷的敏感性.封裝厚

14、度 - 組件厚度, 不包括外接端子(焊錫球, 凸塊, 焊盤,引腳) 和/或非封裝體本身的散熱片.封裝體峰值溫度(TP) - 單個封裝體在濕氣敏感等級分類時達(dá)到的最高溫度.再分類 - 將一個之前已分類的組件歸到一個新的濕氣敏感等級的過程.滲浸 - 將組件暴露在指定的溫度和濕度下, 并達(dá)到指定的時間. 見加速當(dāng)量滲浸 .線邦定表面 - 放置線邦定的區(qū)域.2. 適用文件2.1 JEDECJEP-140 半導(dǎo)體封裝的珠形溫差電耦測量JESD22-A120 集成電路內(nèi)有機(jī)材料的濕氣擴(kuò)散性與水溶性的量測法JESD22-A113 可靠性測試前塑料表面貼裝組件預(yù)處理程序JESD22-B101 外部目視檢驗JE

15、SD22-B108 表面貼裝半導(dǎo)體組件的共面測試JESD22-B112 高溫封裝翹曲測量方法JESD 47 以應(yīng)力測試為導(dǎo)向的合格判定規(guī)格PC/JEDEC J-STD-020D.1 2008年3月JESD-625 靜電敏感組件的處理要求(ESD)2.2 IPC2IPC-TM-650 測試方法手冊 32.1.1 微切片 微切片微切片-半自動或自動化技術(shù)微切片設(shè)備2.3 聯(lián)合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 4J-STD-033 濕氣/回流焊敏感表面貼裝組件的處理、封裝、裝貨與使用標(biāo)準(zhǔn)J-STD-035 用于非密封型的封裝電子組件的聲學(xué)顯微鏡3 設(shè)備溫濕箱 能夠在85/85% RH、85/60% RH、60/60% RH

16、及30/60% RH下作業(yè)的濕氣箱. 在這個 濕氣箱的工作區(qū)域內(nèi), 溫度公差必須為2, 且相對濕度的公差須為3% RH.3.2 回流焊設(shè)備3.2.1 全對流（優(yōu)先采用）：能夠維持本標(biāo)準(zhǔn)所要求的回流焊溫度分布的全對流回流焊系統(tǒng).3.2.2 紅外線 能夠維持本標(biāo)準(zhǔn)所要求的回流焊溫度分布的紅外線(IR)/對流回流焊設(shè)備. 需要使用紅外線將空氣予以加熱, 而加熱空氣不能直接吹襲被測試的SMD封裝/組件.注：濕氣敏感等級測試結(jié)果是依封裝體溫度而定（而非貼裝于基座及（或）封裝端子的溫度）.3.3 烤爐：能夠在125+5/-0時操作的烤爐.3.4 顯微鏡 3.4.1 光學(xué)顯微鏡：光學(xué)顯微鏡（若是外部檢查,

17、則為40X；若是橫截面檢查, 則為100X,驗證則需更高的倍數(shù)） .3.4.2 聲學(xué)顯微鏡：具有C-模式及穿透式能力、且至少能夠測量被評估區(qū)域百分之五脫層的掃描式聲學(xué)顯微鏡.注1：掃描式聲學(xué)顯微鏡用來探測裂縫與脫層. 但是, 脫層的存在并不一定表示有未被解決的可靠性問題存 在. 對一個特定的晶粒/封裝系統(tǒng), 一定要確立脫層對可靠性的影響.注2 : 關(guān)于掃瞄式聲學(xué)顯微鏡的操作, 參閱IPC/JEDEC J-STD-035.3.5 橫截面切割：符合IPC-TM-650方法2.1.1、方法或其它適用文件所推薦的微切片設(shè)備.3.6 電氣測試 可以對組件進(jìn)行正確測試的電氣測試設(shè)備 3.7 稱重工具（選擇

18、性的） 能夠?qū)⒎庋b的重量稱到精確度為 1 microgram 的稱重工具. 該工具一定要保持在沒有通風(fēng)的環(huán)境內(nèi), 例如柜子. 該工具是用來取得被測試組件的吸附與解吸附數(shù)據(jù)的(參閱條款 8)3.8 珠形溫差電耦溫度測量 請參閱JEP140 -正確測量組件暴露在熱沖程時的溫度. JEP140指南可包括,但不限于可靠性測試的溫度分布測量&(與將組件組裝到印制線路板相關(guān)的)回流焊操作.4. 分類/再分類關(guān)于已合格/已被分類的SMD再分類準(zhǔn)則, 請參閱4.2.工程研究顯示體積薄小的SMD封裝在板上接受回流焊期間會到達(dá)較高的封裝體溫度, 該板的規(guī)格是針對較 大封裝而設(shè)計的. 因此, 技術(shù)及（或）商業(yè)上的問

19、題, 正常而言, 要求體積薄小的SMD封裝(參閱表4-1及表 4-2)被歸類在較高回流焊溫度. 正確測量封裝體的實際峰值溫度, 請參閱JPE140-推薦使用熱電偶.注1：先前已經(jīng)被分類的SMD應(yīng)只能被制造商再分類. 使用者應(yīng)參考袋上的濕氣敏感性標(biāo)簽, 以判定該SMD封裝被分 類到哪個回焊溫度.注 2：等級 1 SMD 封裝的回流焊溫度應(yīng)被視為 220, 除非標(biāo)簽指示注3：如果供貨商與用戶同意的話, 組件可以被歸類為表4-1與表4-2以外的溫度.表4-1 錫鉛共晶處理溫度分類 封裝厚度 體積 mm3 350 體積 mm3 350 2.5 mm 235 2202.5 mm 220 220表4-2

20、無鉛制程溫度分類 封裝厚度 體積 mm3 2000 2.5 mm 250 245 245注1 : 根據(jù)設(shè)備制造商, 而不是根據(jù)板組裝者/用戶判定, 封裝體的最大峰值溫度Tp 可以超過表4-1或4-2 的規(guī)定. 使用更高的Tp不會 改變溫度Tc的分類.注2 : 封裝體積不包含外接端子(如焊錫球, 焊錫塊, 焊盤, 引腳) 及/或非自身組成部分的散熱片. 注3 : 回流焊期間, 組件能達(dá)到的最高溫度取決于封裝厚度和體積. 使用對流回流焊可以減少封裝之間的熱傾斜度. 但是由于SMD封裝的熱量聚積差異, 熱傾斜度(梯度)仍然可能存在. 注4 : 用于無鉛制程的濕氣敏感性等級將通過表4.2或表5-2(無

21、論是不是無鉛)的無鉛溫度分級和分布來評估.注5 : 若按照舊版J-STD-020、JESD22-A112（已作廢）、IPC-SM-786（已作廢）的程序或標(biāo)準(zhǔn)將SMD封裝歸類到指 定濕氣敏感等級, 那么不須依照現(xiàn)行版本對這些SMD封裝進(jìn)行再分類, 除非要求改變等級或更高的峰值溫度.4.1 與無鉛組件重工的兼容性 無鉛區(qū)域的數(shù)組組件（按表 4.2 分類）應(yīng)能夠在移離干燥儲存或烘烤后的 八個小時內(nèi)在 260的溫度下根據(jù) J-STD-033進(jìn)行重工. 未達(dá)到此重工要求的組件或供貨商不支持 260重 工的組件將由組件制造商來規(guī)定. 為了確認(rèn)那些被歸類到 260以下溫度的組件是否有這個能力, 應(yīng)使用 八

22、個小時的標(biāo)簽時間（Time on Label, TOL）, 將 5.1.2 所載尺寸的樣本按等級 6 的條件予以滲浸（參閱表5-1）, 然后在 260以上的溫度進(jìn)行一次單循環(huán)回流焊. 這個樣本內(nèi)的所有組件應(yīng)通過電氣測試, 且按 6.1 與 6.2, 損傷反應(yīng)不大于在該封裝額定 MSL 等級所觀察到的損傷反應(yīng). 未被歸類為 260的組件或不要求熱風(fēng)重工的周邊帶引腳類型的引線框封裝則不要求重工兼容性確認(rèn). 4.2 再分類：先前已被分類到某個濕氣敏感等級及溫度分類的 SMD 封裝, 如果 6.1 及 6.2 所列項目在較為嚴(yán)重狀況下的損傷反應(yīng)（脫層/裂縫）低于、或等于原始分類條件的損傷反應(yīng). 可以被

23、再分類.如果先前已被分類的合格SMD封裝沒有 重大的改變, 那么此方法可被用于再分類, 但在相同的回流焊溫度、但改良的等級下(更長的車間壽命). 在沒有另外進(jìn)行可靠性測試的情況下, 再分類不可將SMD封裝提升 兩個以上的等級. 若要再分類到等級1, 則需要另外進(jìn)行可靠性測試. 如果先前已被分類的合格SMD封裝沒有重大改變, 那么回流焊溫度更高時此方法可被使用在再分類上,前提是濕氣等級保持不變, 或降至更為敏感的等級.已根據(jù)舊版J-STD-020、JESD22-A112（作廢）、IPC-SM-786（已作廢）歸類為濕氣敏感的SMD封裝, 在無 額外的可靠性應(yīng)力測試下, 例如JESD22-A113

24、及JESD47或半導(dǎo)體制造商的內(nèi)部程序, 不得通過再分類而被 歸類為非濕氣敏感(等級1).為了盡量減少測試, 從一個特定SMD封裝所得來的結(jié)果普遍可以用于同樣封裝的其它所有組件, 使用相同 封裝材料（晶粒黏著、模塑料及（或）晶粒涂覆等）, 且晶粒使用相同的芯片制造科技, 而且晶粒盤的尺寸 不大于那些合格晶粒盤的尺寸.下列屬性可影響一個組件的濕氣敏感性, 且可能需要再分類： 晶粒黏著材料/過程. pin數(shù)量. 封裝(模塑料或邦定)材料/過程. 晶粒盤區(qū)域及外形. 組件體的尺寸. 鈍化/晶粒涂層. 引線框、基座及(或)散熱器的設(shè)計/材料/表面處理. 晶粒的尺寸/厚度. 芯片制造工藝/過程. 內(nèi)部連

25、接. 引線固定膠合的尺寸/位置以及材料. .5. 程序推薦程序是: 對認(rèn)為可通過最低濕氣敏感等級的評估封裝開始進(jìn)行測試(基于對其它類似的評估封裝的了解).若有設(shè)備故障、操作人員錯誤或功率損耗等情形, 應(yīng)使用工程判斷, 確保達(dá)到本規(guī)格的最低目標(biāo) / 要求.5.1 樣品要求5.1.1 再分類（無需額外可靠性測試的合格封裝） 若在沒有額外可靠性測試下, 對一個已合格的SMD 封裝予以再分類, 則應(yīng)對每個濕氣敏感等級, 分別選出一個至少有22個部件的樣品來進(jìn)行測試. 樣品必須 要包含兩個不連續(xù)的組裝批次, 且每個批次具有幾乎相同的代表性. 樣品的部件在裝貨之前應(yīng)已完成所有 必要的制程. 樣本群可以在一

26、個或多個濕氣敏感等級上同時進(jìn)行測試.5.1.2 分類/再分類與重作 對于每個濕氣敏感等級, 應(yīng)選擇一個至少有11個部件的樣品來進(jìn)行測試. 樣品必須要包含兩個不連續(xù)的組裝批次, 且每個批次具有幾乎相同的代表性. 樣品部件在出貨前應(yīng)已完成 所有必要的制程. 樣品群可以在一個或多個濕氣敏感等級上同時進(jìn)行測試. 測試一定要持續(xù), 直到發(fā)現(xiàn)通 過等級.除非供貨商同意, 否則使用者不應(yīng)對SMD封裝進(jìn)行再分類.5.2 初始電氣測試 測試適宜的電氣參數(shù)(如數(shù)據(jù)表數(shù)值、內(nèi)部規(guī)格等). 如有組件與被測參數(shù)不符, 則一 律更換這些組件, 但仍須維持5.1.2的樣品要求. 5.3 初始檢查：對所有的組件進(jìn)行外部目視檢

27、查(40X)及聲學(xué)顯微鏡檢查, 以對6.2.1的裂縫/脫層標(biāo)準(zhǔn)建立一條基準(zhǔn)線.注：該標(biāo)準(zhǔn)并不考慮、也不建立初始/計時起點檢驗的脫層接收或拒收基準(zhǔn).5.4 烘烤：在 125+5/-0的溫度下烘烤樣品至少 24 小時. 此步驟的用意是去除封裝內(nèi)的濕氣, 讓封裝 干燥.注：在85/85% RH的潮濕狀況下開始測試時, 如果被測組件的解吸附數(shù)據(jù)顯示需要一種不同的條件以取 得一個干燥封裝的話, 那么這個時間 / 溫度可以修改. 5.5 濕氣滲浸 將組件放置在一個清潔、干燥的淺容器內(nèi), 且讓封裝體彼此不會碰觸或重迭. 讓每個樣本接受表5-1內(nèi)的適當(dāng)滲浸要求. 在任何時候, 皆應(yīng)依照J(rèn)ESD625, 使用適

28、當(dāng)?shù)腅SD程序處理組件.表 5-1 濕氣敏感等級滲浸要求加速當(dāng)量 1 標(biāo)準(zhǔn)eV eV 等級 車間壽命 0.40-0.48 0.30-039 時間 條件 時間(小時) 條件 時間(小時) 時間(小時) 條件 30/85% 168 85/85% NA1 不限 RH NA NARH +5/-030/60% 168 85/60%2 1 年 RH NA NA NARH +5/-060/60% 30/60% 6962 30/60% 120 1682a 4 周RH +5/-0 RH +1/-0 +1/-0 RH60/60% 30/60% 1922 30/60% 40 523 168 小時RH +5/-0 R

29、H +1/-0 +1/-0 RH60/60% 30/60% 962 30/60% 20 244 72 小時RH +2/-0 RH +0.5/-0 +0.5/-0 RH60/60% 30/60% 722 30/60% 15 205 48 小時RH +2/-0 RH +0.5/-0 +0.5/-0 RH60/60% 30/60% 482 30/60% 10 135a 24 小時RH +2/-0 RH +0.5/-0 +0.5/-0 RH標(biāo)簽時間 30/60% 30/60%6 RH TOL RH NA NA NA（TOL）注1: 注意 - 要使用加速當(dāng)量滲浸條件, 應(yīng)建立標(biāo)準(zhǔn)滲浸條件及損傷反應(yīng)相關(guān)性

30、 (包括電氣上的、滲浸后的與回 流焊上的). 如果已知擴(kuò)散激活能量是0.4-0.48eV或0.30 - 0.39 eV,可以使用加速當(dāng)量滲浸要求. 加速滲浸時間有可 能因為材料特性而變化(例如模塑料、密封材料等). JEDEC的JESD22-A120對如何決定擴(kuò)散系數(shù)提供了一種方法. 注2: 標(biāo)準(zhǔn)滲浸時間包括半導(dǎo)體制造商的暴露時間(烘烤到裝袋之間的時間) 24小時, 包括在經(jīng)銷商工廠允許離袋的最 長時間. 如果實際的MET短于24小時, 滲浸時間可以縮短. 若滲浸條件為30/60%RH, 實際MET每短1小時, 滲浸時間就 縮短1小時;若滲浸條件為60/60%RH, 實際MET每短5小時, 滲

31、浸時間就縮短1小時. 如果實際的MET長于24小時, 滲浸時間必須延長. 若滲浸條件為30/60%RH, 實際MET每長1小時, 滲浸時間就 延長1小時;若滲浸條件為60/60%RH, 實際MET每長5小時, 滲浸時間就延長1小時.注3: 供貨商可以延長滲浸時間, 但是責(zé)任自負(fù).5.6 回流焊：取出溫/濕箱后, 在不短于15分鐘、不長于4個小時下, 讓樣本接受表5-2及圖5-1所載適當(dāng)回流 焊三個周期. 如果取出溫濕箱和初始回流焊之間的時間沒有達(dá)到要求, 那么務(wù)必依照5.4與5.5再烘烤及再 滲浸該組件. 回流焊之間的間隔時間應(yīng)最短5分鐘, 最長60分鐘.注1: 所有的溫度參照封裝中心, 在板

32、組裝回流(如live-bug 方向)過程中測量封裝體表面的溫度.如果組件不是正常 的live-bug 組裝回流方向(如dead-bug), TP 應(yīng)該在live-bug TP 的+2以內(nèi), 仍然達(dá)到TC 要求, 否則溫度分布應(yīng)該調(diào)整以達(dá)到后者的要求. 要正確測量封裝體峰值溫度, 請參JEP140推薦使用的熱電偶.注2: 烘烤組件或進(jìn)行 溫度分布時, 烤爐應(yīng)負(fù)載同樣的配置或驗證的熱負(fù)載當(dāng)量.表 5-2 回流焊溫度分布溫度分布特點 錫鉛共晶焊料 無鉛焊料預(yù)熱/滲浸最低溫度（Tsmin） 100 150 最高溫度（Tsmax） 150 200 時間 ts（tsmin 到 tsmax） 60-120

33、秒 60-180 秒 斜升速率 （Tsmax 到 Tp） 最大值 3/秒 最大值 3/秒液相溫度 183 217溫度維持在 TL 以上的的時間 60-150 秒 60-150 秒對用戶來說, TP 務(wù)必不要超過表 4-1 的 對用戶來說, TP 務(wù)必不要超過表 4-2 的封裝體峰值溫度(TP)溫度分類. 溫度分類.對供貨商來說, TP 必須要等于或超 對供貨商來說, TP 必須要等于或超過表 4-1 的溫度分類. 過表 4-2 的溫度分類.指定 5內(nèi)溫度(Tc)的時間(tp)*, 見圖 5-1. 20*秒 30*秒斜降速率(TP 到TL) 最大值 6/秒 最大值 6/秒25到峰值溫度的時間 最

34、大值 6 分鐘 最大值 8 分鐘* 峰值溫度分布(Tp)的公差規(guī)定為供貨商最高, 用戶最低.注1: 所有的溫度參照封裝中心, 在板組裝回流(如live-bug 方向)過程中測量封裝體表面的溫度.如果組件不是正常的live-bug 組裝回流方向(如dead-bug), TP 應(yīng)該在live-bug TP 的+2以內(nèi), 仍然達(dá)到TC 要求, 否則溫度分布應(yīng)該調(diào) 整以達(dá)到后者的要求. 要正確測量封裝體峰值溫度, 請參JEP140推薦使用的熱電偶. 注2: 此文件里的溫度分布是分類/預(yù)處理的溫度分布, 不是指定的板組裝溫度分布. 實際的溫度分布應(yīng)基于具體的 工藝需要合板設(shè)計來繪制, 不應(yīng)超過表5-2的

35、參數(shù).如, 如果TC為260, tp 為30秒, 就要依據(jù)如下:對于供貨商: 峰值溫度必須至少為260. 250以上的時間必須至少為30秒.對于用戶: 峰值溫度必須不能超過260. 250以上的時間必須不能超過30秒.注3: 在測試負(fù)載里, 所有組件必須符合分類溫度分布的要求.注4: 如果SMD封裝已按照舊版本J-STD-020,JESD22-A112(已作廢), IPC-SM-786(已作廢)的程序或標(biāo)準(zhǔn)劃分到指定的 濕氣敏感等級, 那么, 無需按照目前的版本進(jìn)行再分類, 除非要求分類等級改變或峰值溫度更高.5.7 最后的外部目視檢查：使用光學(xué)顯微鏡（40X）檢查組件有無外部裂縫.5.8 最

36、后的電氣測試 對所有的組件進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾姎鉁y試, 例如數(shù)據(jù)表數(shù)值、內(nèi)部規(guī)格等.5.9 最后的聲學(xué)顯微鏡檢查 對所有的組件進(jìn)行聲學(xué)顯微鏡分析.6. 基準(zhǔn)6.1 不良標(biāo)準(zhǔn) 如果在試樣中, 有一個或多個組件不良, 該封裝應(yīng)視為沒有通過該檢測等級.一個組件如果出現(xiàn)下面任何一項, 則視該組件不良：a. 使用40X光學(xué)顯微鏡目視檢查后, 可見外部裂縫b. 電氣測試失敗c. 邦定線或焊接邦定的交接處, 有內(nèi)部裂縫d. 內(nèi)部裂縫由一個引腳（lead finger）延伸到其它內(nèi)部結(jié)構(gòu)（引腳、芯片、晶粒黏著腳座）.e. 內(nèi)部裂縫由內(nèi)部結(jié)構(gòu)延伸到該封裝外部且超過2/3的距離.f.肉眼看不到翹曲、膨脹或凸塊導(dǎo)致封裝體的

37、平坦度發(fā)生改變. 根據(jù)JESD22-B108, 在室溫下測量如果組件 仍然符合共面性及均衡尺寸, 則這些組件應(yīng)視為通過.注1 : 如果聲學(xué)顯微鏡顯示有內(nèi)部裂縫, 則判定為不良, 或在確定位置用拋光的橫截面驗證是良品.注 2: 對于已知易發(fā)生縱裂縫的封裝, 建議用拋光橫截面確認(rèn)在模塑料或密封材料內(nèi)不存在縱裂縫.注3: 對于未通過測試的SMD封裝, 一定要使用一組新樣品且在較高的濕氣敏感等級下進(jìn)行評估.注 4: 如果組件通過 6.1 的要求, 且聲學(xué)顯微鏡或其它方法并未發(fā)現(xiàn)脫層或裂縫,那么該組件被視為通過了濕氣敏感等 級測試. 6.2 進(jìn)一步評估的標(biāo)準(zhǔn)要求：脫層不一定引發(fā)不合格. 要評估脫層對組件

38、可靠性的影響時, 半導(dǎo)體制造商可以遵循6.2.1的脫層要求, 或是使用JESD22-A113與JESD47, 或該半導(dǎo)體制造商的內(nèi)部程序?qū)ζ溥M(jìn)行可靠 性評估 . 可靠性評估包含應(yīng)力測試、一般數(shù)據(jù)記彔分析等. 附彔A顯示執(zhí)行這些標(biāo)準(zhǔn)的邏輯流程圖.如果SMD封裝通過電氣測試, 且晶粒腳座的背面、散熱片、晶粒的背面（引線在晶粒上而已）有脫層, 但沒 有裂縫或其它脫層, 且仍然符合指定的尺寸標(biāo)準(zhǔn), 則這類SMD封裝被視為通過該濕氣敏感等級.注 : 基座式封裝(球柵數(shù)組,觸點數(shù)組等) 在板組裝的過程中由濕氣引起的封裝體翹曲可以導(dǎo)致焊錫橋, 在板組裝附著操作過程中導(dǎo)致連接斷開. 據(jù)了解, 侵入的濕氣可以增

39、加或減少封裝體翹曲, 那取決于組件 的具體設(shè)計. 封裝體翹曲可以由濕氣含量來決定, 可以受升溫時用來測量總體翹曲影響的的斜升/斜降速率 的影響. 據(jù)JESD22-B112測量的封裝體翹曲應(yīng)該在封裝開發(fā)的過程中識別出來. 可以通過板組裝驗證翹曲 的組件的附著能力.6.2.1 脫層 如下脫層改變是在濕氣滲浸前到回流后這段時間內(nèi)測量的. 脫層改變是回流之前到回流之后 這段時間內(nèi)所發(fā)生的改變. 脫層改變與受評總面積相比計算出脫層(改變)百分比. 金屬引線框封裝：a. 晶粒的主要活性面沒有脫層. b. 任何線邦定表面上(包括邦定下面的區(qū)域)或芯片組件的引線框上, 沒有脫層.c. 聚合膜橋接金屬特性(被設(shè)

40、計成孤立型), 沒有大于10%的脫層改變（使用穿透視聲學(xué)顯微鏡予以確認(rèn)）. d. 在要求電氣接觸到晶粒背面的熱增加封裝或組件上, 晶粒附著區(qū)域沒有大于10%的脫層/裂縫. e. 在整體長度上, 沒有發(fā)生表面損傷特征的脫層. 表面損傷特征包括在引腳(lead finger)、連接桿(tie bar)、 散熱器調(diào)整結(jié)構(gòu)、熱焊料等. 基座式封裝（例如BGA、LGA等）： a. 晶粒的活性面沒有脫層.b. 在層壓板(laminate)的任何線邦定表面上, 沒有脫層.c. 在空洞和overmold 封裝中, 沿著在聚合物灌膠處或模塑料/層壓板界面上, 沒有大于10%的脫層改變. d. 沿著阻焊/層壓板樹

41、脂接口, 沒有大于10%的脫層改變.e. 分層內(nèi)沒有大于10%的脫層改變.f. 在整個晶粒黏合區(qū)域內(nèi), 沒有大于10%的脫層/裂縫改變.g. 在底層填充樹脂與芯片之間, 或在底層填充樹脂與基座/阻焊之間, 沒有脫層/裂縫. h. 在整體長度上, 沒有發(fā)生表面損壞特征的脫層. 表面損壞特征包括在引線腳、基座、層壓板、鍍金 層壓 板、PTH、熱焊料等.注1: 在基座式封裝上, C-模式聲學(xué)影像并不容易解讀. 建議穿透式聲學(xué)造影, 因為比較容易解讀, 也比較 可靠. 如果有必要確認(rèn)結(jié)果或判定封裝內(nèi)的裂縫/脫層發(fā)生在哪個等級, 應(yīng)使用橫截面分析. 注2: 基座式封裝(BGA, LGA等)在板組裝過程中

42、由濕氣引發(fā)的翹曲可以導(dǎo)致焊錫橋, 在板組裝附著操作過程中導(dǎo)致連接斷開. 據(jù)了解, 侵入的濕氣可以增加或減少封裝體翹曲, 那取決于組件的具體設(shè)計. 封裝體翹曲 可以由濕氣含量來決定, 可以受升溫時用來測量總體翹曲影響的的斜升/斜降速率的影響. 據(jù)JESD22-B112 測量的封裝體翹曲應(yīng)該在封裝開發(fā)的過程中識別出來. 可以通過板組裝驗證翹曲的組件的附著能力.6.3 不良確認(rèn)：所有的不良皆應(yīng)被分析, 以確認(rèn)不良機(jī)制與濕氣敏感有關(guān). 如果在所選擇的等級沒有濕氣敏感誘發(fā)的回流不良, 則該組件符合被測試的濕氣敏感等級.如果聲學(xué)顯微鏡掃瞄顯示SMD封裝不符合6.2.1所列的任何一項標(biāo)準(zhǔn)而被判定為不良, 那

43、么應(yīng)使用JESD22-A113與JESD47, 或是半導(dǎo)體制造商的內(nèi)部程序,按照更高的濕氣敏感等級對該SMD封裝進(jìn)行測試或 進(jìn)行可靠性評估.7. 濕氣/回流敏感等級如果一個組件通過等級1, 則該組件將被歸類為對濕氣不敏感, 且無需防濕包裝.如果一個組件沒有通過等級1, 但通過一個更高的濕氣敏感等級, 則該組件將被歸類為濕氣敏感組件,且一定要依照J(rèn)-STD-033采用防濕包裝. 如果一個組件只通過等級6, 則該組件將被歸類為對濕氣極度敏感, 而且任何的防濕包裝都無法提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù). 如果該產(chǎn)品出貨, 一定要告知客戶該產(chǎn)品的等級. 此外供貨商還須隨組件附一張警示標(biāo)簽, 載明 該組件在回流前要么插件

44、貼裝, 要么在標(biāo)簽所示時間內(nèi)被烘烤至干燥. 應(yīng)依據(jù)被測試組件的解吸附研究(參 閱8.3)確定最短烘烤時間和最低溫度.8. 選擇性增重/失重分析 8.1 增重 在確定預(yù)估車間壽命(從組件離開防濕包裝到該組件吸收足以對回流焊造成風(fēng)險的濕氣的這段期間)時, 增重分析(吸附)是非常有用的. 在確定需要烘烤多久才能去除組件內(nèi)過多的濕氣以使該組件在回 流焊中沒有風(fēng)險時,失重分析(解吸附)是非常有用的. 在計算增重/失重時, 應(yīng)使用整個樣本的平均值. 建議此樣本采用十個組件. 根據(jù)重量, 確定組件是單獨稱重還是一起稱重.最終的增重=（潮濕重量-干燥重量）/干燥重量最終的失重 =（潮濕重量-干燥重量）/潮濕重

45、量中間時期的增重=（目前的重量-干燥重量）/干燥重量 中間時期的失重=（潮濕重量-目前重量）/潮濕重量潮濕是相對的,是指封裝暴露在特定溫度與濕度條件下的濕氣之中.干燥是特定的, 是指在125時封裝內(nèi)沒有多余的濕氣可以去除.8.2 吸附曲線 8.2.1 讀取點 繪制吸收曲線時應(yīng)選擇X軸(時間)讀取點, . 對于初期的讀數(shù), 點應(yīng)該比較短(24小時或更短),因為曲線將會出現(xiàn)較陡的起始斜度. 稍后讀數(shù)有可能隨著曲線漸近而進(jìn)一步展開(10天或更久). Y軸(增重) 應(yīng)從0開始, 然后增加到飽和增重. 當(dāng)儲存在85/85% RH的環(huán)境下時, 多數(shù)組件在0.3%與0.4%之間會 達(dá)到飽和. 使用8.1的公

46、式. 組件在離開烤爐或烤房后, 到秤重&之后被送回烤爐或烤房的這段期間內(nèi), 應(yīng)維 持在室溫.8.2.2 干燥重量 首先應(yīng)先確定樣本的干燥重量. 在125+5/-0下, 烘烤樣本至少48小時, 確保該組件完全 干燥. 取出烤爐后, 在一個小時內(nèi)用3.7的選擇性設(shè)備稱重, 根據(jù)8.1確定平均干燥重量. 對于小的SMD(總高 度低于1.5mm), 應(yīng)在取出烤爐后的三十分鐘內(nèi)測量組件的重量.8.2.3 濕氣滲浸：稱重后, 在一個小時內(nèi), 將組件放入一個清潔、干燥的淺容器, 并使封裝件彼此不碰觸. 將 組件放在所要求的溫度/濕度條件下, 直到達(dá)到要求的時間.8.2.4 數(shù)據(jù)的讀取 組件取出溫/濕箱后, 先讓組件冷卻至少 15 分鐘. 取出溫/濕箱后, 在一個小時內(nèi)稱重. 對于小的 SMD（總高度低于 1.5 mm）, 應(yīng)在取出溫/濕箱后的三十分鐘內(nèi)稱重. 稱重后,按照 8.2.3 的程序, 將組件放回溫/濕箱內(nèi). 從取出組件到放回組件, 時間應(yīng)不可超過 2 小時.繼續(xù)輪流操作 8.2.3 與 8.2.4 的程序, 直到組件的濕氣吸收量不再增加而顯示該組件已達(dá)飽和, 或直到該組件的滲浸時間達(dá)到可允許上限.8.3 解吸附曲線