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芯片贴片前为什么要烘烤?有哪些注意事项

发布人:yingjian 时间:2024-09-25 来源:工程师 发布文章
最近遇到一个问题,公司有一批存放时间超期的IC物料,因为不想浪费想要用掉,需要给出是否能用的意见,风险有多大。

 一般来说,这种情况可以直接让供应商给出意见,我们照着做就好。不过问题既然遇到了,并且当下网络资源这么发达,于是花了些时间,具体看了看超期物料如果要使用的话,到底需要怎么处理,有哪些注意事项,系统性做个总结。

芯片有保质期吗

 第一个问题,存放好几年的芯片,为什么需要特别处理呢?是因为芯片有保质期吗?但是好像也不对,很多电子产品寿命也有个10年8年的,也没听说是因为IC芯片寿命到了。但是如果没有保质期,那为什么又会问存放久一点的芯片要特殊处理呢? 主要原因是因为,长期存放,周围环境中的湿气会通过包装材料渗透到包装内部,并在不同材料的表面聚结。在组装工艺中,SMD 元件贴装在 PCB 上时会经历超过 200℃,在焊接时,湿气的膨胀会造成一些列的焊接品质问题——比如爆米花现象。

所以说,芯片不支持长期存放,原因是因为受潮后高温容易坏,但是如果芯片已经贴在了板子上面送到了客户手中,即使芯片也会吸收空气中的湿气,但是少了焊接的高温这一步,也就没有这个问题了。 因此,如果说我们能确保芯片存储一直不会受潮,理论上芯片是没有保质期的。但是结合实际经验,不管用什么包装,时间久了,难免还是会受潮,所以我们会对芯片的年份有要求,就是担心存储不当,导致不良率变高。 那问题来了,芯片该如何存放呢 ? 湿敏等级MSL IC一般属于湿敏元器件,不同的IC会有各自的湿敏等级,缩写为“MSL”,全称为“Moisture Sensitivity Levels”,不同的等级有不同的存储要求,总共分为8级,不同等级的器件拆分后有不同的存放条件,参考标准“J-STD-020E”如下表所示:

湿敏等级(MSL)

拆封后到焊接时间要求

(车间寿命:floor life)

拆封后存放条件

1

无要求

温度≤30 °C;湿度 ≤85%RH

2

1年

 

 

 

温度≤30 °C;湿度 ≤60%RH

2a

4周

3

168小时

4

72小时

5

48小时

5a

24小时

6

使用前必须烘烤,并在标签规定的时间内过炉

 

湿敏元件的标示 湿敏元件的警示标签和湿敏等级一般会标注在防潮/防静电的外包装上面,如下图所示:

可以看到,器件的外包装一般会明确器件的湿敏等级,存储期限,拆封后焊接时间要求,还有烘烤要求。 下图给找了个实物样例,兄弟们可能平时不太关注上面的字

上面提到了湿度指示卡,这又是个什么东西呢? 湿度指示卡 我就直接把J-STD-033规范里面的湿度指示卡内容截出来了

为什么会有这个东西了,我的理解是,虽然外包装上面有存储时间要求,还有存储的温度和湿度要求,但是执行的时候并不会严格按照这个要求执行,而这些存储要求主要就是为了解决湿气对芯片的影响。芯片拆包的时候,也就是我们使用芯片的时候,我们根据这个指示卡就知道芯片实际到底有没有受潮。 另外,从上面规范截图可以看到,其已经规定了显示卡如果有变色的不同处理方式,什么情况下该烘烤,什么时候需要换干燥器,什么时候需要报废处理:20%色圈变粉色:需要烘烤10%色圈变粉色:需要烘烤8%色圈变粉色:需要换干燥剂如果色圈有被润湿扩散的现象,则报废处理。 我们贴片前经常要求厂家进行烘烤,那么烘烤的温度和时间是如何控制的呢? 烘烤 烘烤的温度和时间,是和器件的湿敏等级,还有器件的封装有关系,如下表,标准STD-033D给出的烘干参考条件如下:

 

 

封装本体

 

 

等级

在125℃(+10℃/-0℃)

≤5%条件下烘烤

在90℃(+10℃/-0℃)<5%条件下烘烤

在0℃(+5℃/-0℃)<5%条件下烘烤

超出现场寿命>72小时

超出现场寿命<72小时

超出现场寿命>72小时

超出现场寿命<72小时

超出现场寿命>72小时

超出现场寿命

<72小时

  厚度<0.5mm2

不要求

不要求

不要求

不要求

不要求

不要求

2a

1小时

1小时

2小时

1小时12小时8小时

3

1小时

1小时

3小时

1小时22小时8小时

4

1小时

1小时

3小时

1小时22小时8小时

5

1小时

1小时

3小时

1小时23小时8小时

5a

1小时

1小时

4小时

1小时26小时8小时

 

厚度

>0.5mm

小于0.8mm

2

不要求

不要求

不要求

不要求

不要求

不要求

2a

4小时

3小时

15小时

13小时

4天

3天

3

4小时

3小时

15小时

13小时

4天

3天

4

4小时

3小时

16小时

13小时

4天

3天

5

4小时

3小时

16小时

13小时

4天

3天

5a

4小时

3小时

16小时

13小时

4天

3天

 

厚度

>0.8mm

小于1.4mm

2

不要求

不要求

不要求

不要求

不要求

不要求

2a

8小时

6小时

25小时

20小时

8天

7天

3

8小时

6小时

25小时

20小时

8天

7天

4

9小时

6小时

27小时

20小时

10天

7天

5

10小时

6小时

28小时

20小时

11天

7天

5a

11小时

6小时

30小时

20小时

12天

7天

 

厚度

>1.4mm小于2.0mm
2

18小时

15小时

63小时

2天

25天

20天
2a

21小时

16小时

3天

2天

29天

22天
3

27小时

17小时

4天

2天

37天

23天
4

34小时

20小时

5天

3天

47天

28天
5

40小时

25小时

6天

4天

57天

35天
5a

48小时

40小时

8天

6天

79天

56天

 

厚度

>2.0mm

小于4.5mm

2

48小时

48小时

10天

7天

79天

67天

2a

48小时

48小时

10天

7天

79天

67天

3

48小时

48小时

10天

8天

79天

67天

4

48小时

48小时

10天

10天

79天

67天

5

48小时

48小时

10天

10天

79天

67天

5a

48小时

48小时

10天

10天

79天

67天

特指BGA封装>17mm×17mm或者任何堆叠晶片封装  2~5a

 

 

 

96h

根据封装本体厚度和潮湿等级,参考 以上要求

不适用

根据封装本体厚度和潮湿等级,参考 以上要求

不适用

根据封装本体厚度和潮湿等级,参考 以上要求

 

芯片烘烤是常规操作,那它有没有什么负面的影响呢? 烘烤会有氧化的问题 我们烘烤一般选择是高温烘烤,高温可能会导致端子氧化或者金属间化合物生长,如果氧化过度,可能会造成器件虚焊等问题。因此,基于可焊性的考虑,必须对烘烤温度和时间加以限制。如果供应商没有额外的说明,温度在90℃到125℃之间的累计烘烤 时间不应超过96小时。如果烘烤时间不超过90℃,则烘烤时间不受限制。如果没有咨询供应商,烘烤温度不允许超过125℃。 应该能明白,烘烤只能解决湿气受潮的问题,如果器件存储不当已经氧化,烘烤是不能去除氧化层的。 烘烤的注意事项 网上查了些资料/视频,烘烤还有一些其他的注意事项,比如芯片的包装是否能扛住烘烤的高温? 温度过高的话,托盘,管筒,卷带等材料也会释放出不明气体,会影响元器件的焊接。托盘通常说可以在温度125℃的条件下烘烤,具体还是要看托盘上面标注的烘烤温度。低温的托盘,管筒,卷带,烘烤温度不能高于60℃。

上面图片对应的视频链接:https://www.bilibili.com/video/BV1n14y1V7FQ/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=a559f135e6f1797789dd00a1ed110061 兄弟们学东西的同时还能看看美女哈,不用谢我。 其它的注意事项还有:1、烘烤的时候,需要把外包装,纸,塑料袋,盒子都要拿掉2、湿敏元器件烘烤不是无限次的,只允许烘烤2次,并且,烘烤完成后必须尽快使用,避免在环境中又潮湿了,所以最好在上线前烘烤。3、元件在烘烤以后,环境特别干燥,最容易产生静电,需带好防静电手带和手套进行取放 小结 搞清楚上面这些内容之后,那么前面问题的处理方式就很清晰了:检查芯片的外包装是否完好,确认下芯片的MSL等级,拆封后检查芯片的湿度指示卡指示情况,按照前面的表格要求去做烘烤就问题不大了。 标准STD-033下载:网上只下载到了STD-33D比较老的版本,只能给兄弟们提供这一版了,最新的应该是STD-033D。下载方法:关注我的微信公众号“硬件工程师炼成之路”,在后台回复“炼成之路”,就可以下载了,放置在目录:炼成之路-->器件 参考资料:1、IC芯片烘烤的温度和时间如何控制?湿度敏感性器件的烘烤要求:https://www.bilibili.com/video/BV1n14y1V7FQ/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=a559f135e6f1797789dd00a1ed1100612、SMT贴片加工-封装湿敏元器件烘烤常见问题:https://www.bilibili.com/video/BV1qX4y1B7vx/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=a559f135e6f1797789dd00a1ed1100613、电子元器件防潮:https://zhuanlan.zhihu.com/p/640791984

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关键词: 芯片贴片

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