IC存储环境和操作注意事项

                         IC存储环境和操作注意事项

摘要：MSD的存储中，温度与湿度的关系是如何？有什么影响呢？

关键词：温湿度 防潮柜 防潮箱 干燥柜

尚鼎除湿撰：IC、BGA等集成电路的防潮存储，在各工厂中已越来越为工程人员所看重。对于IC、BGA等MSD的存储，同仁们大多数都了解其需要工业防潮箱进行存储。而且随着使用的时长，慢慢也都对相对应的IPC标准有一定的了解。而细心的同仁会发现。对于IC、BGA等MSD的防潮箱防潮柜干燥柜防潮存储要求，除了湿度条件之外，对温度同样有一些要求。那么，MSD的存储中，温度与湿度的关系是如何？有什么影响呢？

首先可以再来了解下IPC对于MSD存储的要求标准。如下表。这也是业内公认的标准。为众多企业所参照。

表中，规定了相对应等级的MSD相对应的车间寿命，以及所应存储的低湿要求。如3级的MSD在25度的温度时，其50%RH时的车间寿命为7天，也即168小时。这个时间也就是各企业所遵循的标准使用时间。而存储要求，则是其车间寿命达到无穷的10%RH以下。

而细心的同仁们则会发现，在相同湿度下，不同的温度条件下会有不同的车间寿命。而且随着温度的上升，其车间寿命反而会减少。为什么会出现此状况？对MSD的使用会有什么影响呢？

这就要分析下MSD的结构特性。MSD一般是由几种不同的材料构成，在不同的材料之间就会存储结合部位，也就会存储或大或小的缝隙。也就是这些缝隙的存在，才导致了MSD会有吸潮的可能。潮气即是藏纳于这些缝隙之间。

而这些缝隙，由于热帐冷缩的物理特性，在MSD温度上升时，都会导致器件材料的膨胀，虽然膨胀微小，但也会导致缝隙增大。虽然增大不多，但对于水分的容纳来说，已然足够。这也就导致了MSD的车间寿命变化。故在使用工业防潮箱防潮柜干燥柜的存储时，最好是没有热源产生，且对环境温度进行控制。25度左右的温度是业内普遍使用的标准。

而由IPC标准中可以看到，MSD的车间寿命会随着温度的上升而减少。但当温度达到100度以上时，由于此时湿度将会非常低，也就不存在车间寿命再减少的问题了。在此，也就可以了解到IC、BGA等MSD进行烘烤的IPC标准的附加条件了。如下表：

MSD的烘烤在125度时，没有湿度的条件。但在90度及40度时，则有5%RH以下的要求。其原因就是在小于100度时，随着温度的上升，其缝隙加大，如果设备内部湿度过高，则会有往芯片内加湿的危险。而事实上，也往往导致MSD出现众多问题。故则需要MSD低湿烘烤箱的专用设备。

关于IC存放事宜

一、IC真空密封包装的储存期限：
1、请注意每盒真空包装密封日期；
2、保存期限：12个月，储存环境条件：在温度 < 40℃，湿度 < 90% R.H; 3、库存管制：以“先进先出”为原则。

二、IC包装拆封后，SMT组装的时限：

1、检查湿度卡：显示值应少于20%（蓝色）；

如> 30%(红色），表示IC已吸湿气。

2、SMT车间环境温湿度管制：在温度 22℃（±4℃)，湿度 60% R.H（±20%)下作业；
2.2、不可耐高温包材，40℃（±3℃)，192小时;
3、烘烤后，立即用于SMT生产，或放入适量干燥剂再密封包装,放入干燥柜内储存。

三、拆封后的IC组件，如未在48小时内使用完时：

1、IC组件必须重新烘烤，以去除IC组
件吸湿问题；
2、烘烤温度条件：
2.1、可耐高温包材，125℃（±5℃)，24小时;

四、IC烘烤的温度、时间，使用要求、湿敏等级等

首先以“来料包装说明”的要求为准；

（如来料包装无说明的，则以本文为准）

五、外包装贴的湿气等级分类及拆封后的SMT使用期限：

3、拆封后，IC必须在48小时内完成SMT焊接程序；

4、每班领取IC数量不可超出当班的生产用量数；

5、拆封的IC、管装IC等必须放在干燥柜内储存，干燥柜内湿度< 20% R.H。

电子元器件的储存

 

电子工业：元件对潮湿的敏感性是一个复杂的主题 

  潮湿敏感性元件的主题是相当麻烦但很重要的 - 并且经常被误解的。由于潮湿敏感性元件使用的增加，诸如薄的密间距元件(fine-pitch device)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，陷于塑料的表面贴装元件(SMD, surface mount device)内部的潮湿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)、线捆接损伤、芯片损伤、和不会延伸到元件表面的内部裂纹等。在一一些极端的情况中，裂纹会延伸到元件的表面；最严重的情况就是元件鼓胀和爆裂(叫做“爆米花”效益)。   

  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(IC)SMD的潮湿/回流敏感性分类 

  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(预处理的IC元件)的印刷线路板(PWB, printed wiring board)的装配工艺过程的模拟方法 

  IPC-9502 电子元件的PWB装配焊接工艺指南 

  IPC-9503 非IC元件的潮湿敏感性分类 

  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，不再使用了。

  IPC/JEDEC J-STD-020 定义了潮湿敏感性元件，即由潮湿可透材料诸如塑料所制造的非气密性包装的分类程序。该程序包括暴露在回流焊接温度接着详细的视觉检查、扫描声学显微图象、截面和电气测试等。

  测试结果是基于元件的体温，因为塑料模是主要的关注。`标准的回流温度是220°C+5°C/-0°C，但是回流试验发现，当这个温度设定为大量元件的电路板的时候，小量元件可达到235°C。如果可能出现更高的温度，比如可能出现小量与大量元件的情况，那么推荐用235°C的回流温度来作评估。可使用对流为主、红外为主或汽相回流设备，只要它可达到按照 J-STD-020 的所希望的回流温度曲线。

   下面列出了八种潮湿分级和车间寿命(floor life)。有关保温时间标准的详情，请参阅 J-STD-020。

  · 1 级 - 小于或等于30°C/85% RH 无限车间寿命 

  · 2 级 - 小于或等于30°C/60% RH 一年车间寿命 

  · 2a 级 - 小于或等于30°C/60% RH 四周车间寿命 

  · 3 级 - 小于或等于30°C/60% RH 168小时车间寿命 

  · 4 级 - 小于或等于30°C/60% RH 72小时车间寿命 

  · 5 级 - 小于或等于30°C/60% RH 48小时车间寿命 

  · 5a 级 - 小于或等于30°C/60% RH 24小时车间寿命 

  · 6 级 - 小于或等于30°C/60% RH 72小时车间寿命 (对于6级，元件使用之前必须经过烘焙，并且必须在潮湿敏感注意标贴上所规定的时间限定内回流。) 

  

  增重(weight-gain)分析(参阅J-STD-020)确定一个估计的车间寿命，而失重(weight-loss)分析确定需要用来去掉过多元件潮湿的烘焙时间。J-STD-033提供有关烘焙温度与时间的详细资料。

  

  IPC/JEDEC J-STD-033提供处理、包装、装运和烘焙潮湿敏感性元件的推荐方法。重点是在包装和防止潮湿吸收上面 - 烘焙或去湿应该是过多暴露发生之后使用的最终办法。   

  干燥包装涉及将潮湿敏感性元件与去湿剂、湿度指示卡和潮湿敏感注意标贴一起密封在防潮袋内。标贴含有有关特定温度与湿度范围内的货架寿命、包装体的峰值温度(220°C或235°C)、开袋之后的暴露时间、关于何时要求烘焙的详细情况、烘焙程序、以及袋的密封日期。

   1 级。装袋之前干燥是可选的，装袋与去湿剂是可选的、标贴是不要求的，除非元件分类到235°C的回流温度。

   2 级。装袋之前干燥是可选的，装袋与去湿剂是要求的、标贴是要求的。

   2a ~ 5a 级。装袋之前干燥是要求的，装袋与去湿剂是要求的、标贴是要求的。

   6 级。装袋之前干燥是可选的，装袋与去湿剂是可选的、标贴是要求的。 

   元件干燥使用去湿或烘焙两种方法之一。室温去湿，可用于那些暴露在30°C/85% RH 条件下少于8小时的元件，使用标准的干燥包装方法或者一个可以维持25°C±5°C、湿度低于10%RH的干燥箱。   

  烘焙比许多人所了解的要更复杂一点。对基于级别和包装厚度的干燥前与后的包装，有一些烘焙的推荐方法。预烘焙用于干燥包装的元件准备， 而后烘焙用于在车间寿命过后重新恢复元件。请查阅并跟随J-STD-033中推荐的烘焙时间/温度。烘焙温度可能通过氧化引脚或引起过多的金属间增生(intermetallic growth)而降低引脚的可焊接性。不要将元件存储在烘焙温度下的炉子内。记住，高温托盘可以在125°C之下烘焙，而低温托盘不能高于40°C。

  IPC的干燥包装之前的预烘焙推荐是：

  包装厚度小于或等于1.4mm：对于2a ~5a 级别，125°C的烘焙时间范围8~28小时，或150°C烘焙4~14小时。

  包装厚度小于或等于2.0mm：对于2a ~5a 级别，125°C的烘焙时间范围23~48小时，或150°C烘焙11~24小时。

  包装厚度小于或等于4.0mm：对于2a ~5a 级别，125°C的烘焙时间范围48小时，或150°C烘焙24小时。

  IPC的车间寿命过期之后的后烘焙推荐是：

  包装厚度小于或等于1.4mm：对于2a ~5a 级别，125°C的烘焙时间范围4~14小时，或40°C烘焙5~9天。

  包装厚度小于或等于2.0mm：对于2a ~5a 级别，125°C的烘焙时间范围18~48小时，或40°C烘焙21~68天。

  包装厚度小于或等于4.0mm：对于2a ~5a 级别，125°C的烘焙时间范围48小时，或40°C烘焙67或68天。

  通过了解IPC-M-109，潮湿敏感性元件标准与指引手册，可避免有关潮湿敏感性的问题。

 

仓库的标准温度一般都为20-30度、舒适值为20-25度：标准湿度为30%-70%，舒适值为40%-70%。

电子元器件的存储温度为20-30度，湿度为10%以下，不过我们家的防潮箱温度怎么高都会差那么一点点。

分物料定：
一般阻容件都是1年，也有定2年的；
IC分有潮湿敏感等级或无潮湿敏感等级。如厂家出货是有定潮湿敏感等级，可直接参考国际本周。如无潮湿敏感等级界定，国际大厂的做法是在包装上直接注明保存期限，参考即可。

参考标准：
(J-STD-020B)Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices
2、(J-STD-033)Standard for Handing, Packing, Shipping and Use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices
3、(JEP113-B)Symbol and Labels for Moisture-Sensitive Devices

 

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