
湿敏零件(Moisture SensitivedevICes)基本上是指对湿气敏感的电子部件。
“湿气”一般被称为“湿度”,是指零部件暴露在环境大气中的“水蒸气”的含量,这里的环境通常指职场(Flor)或零件离开真空防潮包装后接触的环境。
液体和固体的水在湿度内无法计算,请注意。人体其实也能感觉到湿度,在湿度高的环境下,你即使要下雨,也能感觉到雨还没有下之前黏糊糊的感觉,是全身湿漉漉的Fu。
湿气会对电子零件产生什么样的影响呢。这是因为水蒸气的分子团比液体和固体的水小,小到有机会从零件的缝隙钻进去。这个时候,请想象一下如果拿着含有湿气的零件回流焊通过火炉reflow直接加热的话,会发生什么问题。大家应该都有烧过水的经验。或者在电视上看到过用煤气炉烧水的画面。所以蒸汽的力量不是很强吗。
返回主题,当电子部件内部含有水蒸气并快速加热到超过水的沸点时,一般无铅reflow的温度达到最高250C左右,由于电子部件内部湿度的多少,加热后的水蒸气无法从部件的间隙中泄漏出来,最坏的结果是电子零件内部会发生炸弹点火般的爆炸,轻者有可能破坏零件内部的构造。重的东西零件有时会分层或破裂。
既然水蒸气会给电子部件带来如此严重的后果,那么这些电子部件需要管理水蒸气吗?当然,工业标淮IPC也会出现湿敏部件MSD、Moisture SensitivedevICes)管理以及湿敏等级(Moisture Sensitive Levels)定义的标淮。
那是不是所有需要通过reflow的电子部件都必须担心水蒸气引起的爆裂破坏的问题呢。光是回答爆裂的问题还不能说清楚,之前的报纸上说电子零件有间隙必须钻入水蒸气,但是这个间隙还不太大。膨胀后的水蒸气膨胀到可以顺畅逃跑的程度,间隙很大,所以只有有小间隙的部件是个问题。
哪种电子零件有小间隙?因为是包装部品,所以最先冲过去的是IC部品。IC虽然大部分都是上下型包装、重叠晶片,但是上下型的接合部、层和层之间是由间隙形成的,所以一般来说湿敏部件指的是这些IC部件。BGA零件可能会更悲惨。晶片被包装在载板PCB上,因此也存在膨胀系数的问题。
另外,大部分IC零件的内部使用金线和铜线来传达晶片上的信号,这些细金线和铜线不能禁止湿气造成推力的破坏,以前IC封装厂做过的工程师知道大部分IC由于包装的製程限制而产生孔如果没有受潮控制,湿气就很容易出现在这些洞里,湿气急速膨胀就容易成为问题。
目前,行业“湿敏部件”的定义局限于包装部件的层级化de-lamination以及爆炸性(popcorn)的问题,两个主要工业标淮被用于规范湿敏部件及湿敏等级。
IPC/JEdeCJ-STD-020 Moisture/reflowSensitivity ClassifICation for Non-hermetICSolid State Surface MountdevICes非密封型固相表面粘接元件的湿度/回流焊灵敏度分类
该1部标淮对零件经营者判断并分类零部件符合哪个湿敏等级,文件基本上定义了不同湿敏等级的试验湿度和露出工作场所的时间等条件,回流焊拿到炉中确认是否符合要求。
IPC/JEdeCJSTD033 Handling,Packing,Shipping and Use of Moisture/reflowSensitive Surface MountdevICes湿度/回流焊表面接敏感元件作业、运输、储藏、包装标淮
该标淮定义湿敏部件定义应如何使用、运输、储藏、包装,以防止部件受潮、部件过回流焊后可靠性降低。也定义了使用烧结条件湿敏恢复部件干燥的方法。
说到这里的话,关于“湿敏零件”稍微知道一点吧。但是,为什么很多IC以外的部件也要求进行真空干燥包装来进行湿度管理呢,可能会有疑问。这是因为,不仅湿气通过加热体积膨胀,湿气也会加速部件脚的金属镀层的氧化程度,造成后续的焊接拒绝等焊接问题。另外,也有PA(尼龙)等有吸湿问题的部件,以及在高温下流动会发生部件脆化、变形、异色等问题的部件。
这些电子部件没有统一的湿度管理条件,无法以统一的标淮完全规范化,因此只能根据个别部件的需求定义防潮条件,现在大部分电子部件除了有IC部件或电路板PCB破裂分层的风险外其他零件有可能成为Case by Case。