ESD与潮湿敏感控制

ESD与潮湿敏感控制基础知识(内部培训教材)LongJoinElectronicsCo.,Ltd.龙健电子有限公司Part1ESD基础知识首先了解ESD是什么？ESD：ElectroStaticDischarge，即是静电放电或静电泄放。ESD是怎样引起的？当两种材料一起摩擦，一种丢失电子带有正电荷，而另一种因为得到电子而带有负电荷，当两个带有不同电荷的物体相互接触，电荷会从其中一个物体流向，这种电荷的突然流动就是ESD。大家都知道闪电击中房子是一个很大的悲剧，同样ESD对于电子元件脆弱的结构同样是毁灭性的。有些IC含有多达几百万个晶体管，即使极微的静电荷(10V左右)就可使其损伤或毁坏。通常受到ESD电击的元件可能存在以下三种情况：健康的。这个元件曾通过适当的ESD技术处理，能成功运行几年时间。受伤的。这种元件已部分损坏，虽然即时未能显现出来，但是随着正常使用的压力将引起零件过早失效，这种情况不能被正常地发觉,含有极高的潜在风险。死亡的。这个元件遭到严重的ESD损害，不能运行。ESD的危害人类通过日常活动可产生高达25000V的静电放电,人类手上的神经仅可感觉到低至大约3000V的静电放电。但只需要约10V左右的ESD就可毁坏IC内部的某些极小零件和迹线。其结果是，虽然ESD看不见、听不到或感觉不到，但可严重地损伤或毁坏现在电子零件。受到ESD电击的IC例子日常生活中碰到ESD的例子闪电。冬天当你走过地毯去触摸金属门把手时会有刺痛感。冬天晚上脱衣服时会看到有火花。用梳梳完头后，梳子可以吸起纸屑。在工作中任何时候都可能发生静电失效在下列过程中都可能产生静电失效：原材料进货接收时。生产、装配、测试检验、贮藏运送、售后服务维修等。ESD同时会因为下列情况而增强：*相对低的湿度（干燥的空气）。*在工作区内使用合成塑料、绝缘替材料。*在打腊地板或合成地毯上走动。*坐着有滚轮的的椅子来移动。我们怎样去控制ESD？要控制ESD必须遵循下面三个原则：1.意识有源器件及其组件都对ESD敏感。(半导体元件：二极管、三极管、IC等器件)2.操作在静电保护区你必须要适当接地，如果不适当的接地，那么你就是静电的来源。3.贮存和运输静电敏感物料都必须用防静电容器贮存,并在防静电袋或防静电盒上作出明显的标识.在防静电区工作注意事项使用个人防静电用品—腕带、防静电工衣、工鞋等。正确使用防静电用品，使你的腕带接地，工作台面接地，确定离子风机的位置，贴上警示标签。保持工作范围干净，所有不必要的材料都应该从工作站拿走，特别是普通塑料、泡沫和纸张。应该留意保持计算机显示器至少离开PCB’A有24”(60cm)的距离。有规律检查你的防静电用品按照作业指引,你必须每天测试两次你的腕带。检查工作区的ESD保护地线是否损坏或断开，你必须一周检查一次你的其它用品，如桌垫、地垫等。使用标准的ESD用品，如物料架，椅子，清洁剂，禁止使用布袋，塑料包扎工具等。当你的防静电用品出现问题时，你必须尽快通知你的上司。正确贮存和运输静电敏感物料贮存静电敏感物料必须使用规范的防静电容器，只能使用能够完全封闭的容器或包装材料。为了使移动不产生静电损伤，必须检查所有静电屏蔽容器，包括塑料袋，塑料泡沫，绝对不能使用超出使用期限或没用检查的防静电容器。所有的防静电容器附上规范的静电标签，务必使标签清晰可见，不要使用普通的胶带贴在标签上。正确的操作(Do)拿住零件和PCB’A的边缘。用适当的容器运输零件和PCB’A。每次进入工作区之前测试腕带/工鞋，并按规定在记录表上记录下来。当需要清洗PCB时，只许使用ESD认可的自然毛刷(不要用塑料)和溶剂。在清洗时保存零件接地，因为固体毛刷对板和液体溶剂对板可能产生ESD。使用黄色警告胶带标记ESD保护区域边界。在所有操作和检查中尽可能地减少PCB’A的运动,尽可能减少操作次数。将元件保存在原包装内，直到准备使用，只存储在完全闭合的屏蔽容器内，或者引脚朝下放在耗散性接地垫子上。行为准则(DoandDon't)不允许的操作(Don‘t)摩擦头发。使用非ESD认可袋/工具箱。衣服/头发/领带摩擦到PCB’A。使用家用的润肤露。堆叠板。用屏蔽袋象“垫托”式地拿板。把PCB’A放在屏蔽袋的上面。在电源电路工作时使用接地腕带(例如:有250VAC以上的机器维护)。在任何表面滑动静电敏感零件。行为准则(DoandDon't)1你正确、安全的接地了吗？------Y/N2你测试和检查你的防静电用品了吗？------Y/N3在你工作区域内防静电用品都接地了吗？------Y/N4你的工作台上有没有不必要的物品？------Y/N5其他人进入你的工作区是否正确的接地了？------Y/N6是否用静电屏蔽容器贮存和运输静电敏感物料？------Y/N7检查每一个静电屏蔽容器是否有破损？-----Y/N8是否所有静电敏感物料都有标签？------Y/N9是否有把你注意到的ESD损害现象向上级反映？------Y/N每天使用CHECKLIST作为日常工作之一ESD系统的最低要求一个完善的ESD系统必须包括：•管理者：谁来负责。•培训：对必要的人进行培训。•控制：明确控制方法并和相关的人进行交流。•物品：选择满足EN100015标准的材料。•审核：测试使它保持在一个良好状态。Part2潮湿敏感控制基础知识认识潮湿敏感•由于潮湿敏感性元件使用的增加，诸如薄的密间距元件和球栅阵列(BGA：BallGridArray)，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，陷于芯片内部的水分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)、接线损伤、芯片损伤、和不会延伸到元件表面的内部裂纹等。在一些更严重的情况中，裂纹会延伸到元件的表面，就是元件鼓胀和爆裂(叫做“爆米花”现象)。1级-小于或等于300C/85%RH无限车间寿命。2级-小于或等于300C/60%RH一年车间寿命。2a级-小于或等于300C/60%RH四周车间寿命。3级-小于或等于300C/60%RH168小时车间寿命。4级-小于或等于300C/60%RH72小时车间寿命。5级-小于或等于300C/60%RH48小时车间寿命。5a级-小于或等于300C/60%RH24小时车间寿命。6级-小于或等于300C/60%RH72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警告标签上所规定的时间限定内回流。)潮湿敏感分级和拆封后最大存放时间潮湿敏感分级和车间寿命（降额1：70%时）**由于车间的除湿设备的性能原因，当湿度无法控制低于60%时，参考其它公司的经验，特订出降额处理1(湿度达70%时)：1级-小于或等于300C/85%RH无限车间寿命。2级-小于或等于300C/70%RH半年车间寿命。2a级-小于或等于300C/70%RH两周车间寿命。3级-小于或等于300C/70%RH72小时车间寿命。4级-小于或等于300C/70%RH36小时车间寿命。5级-小于或等于300C/70%RH24小时车间寿命。5a级-小于或等于300C/70%RH12小时车间寿命。6级-小于或等于300C/70%RH36小时车间寿命。潮湿敏感分级和车间寿命（降额2：80%时）**由于车间的除湿设备的性能原因，当湿度无法控制低于60%时，参考其它公司的经验，特订出降额处理2，湿度达80%时：1级-小于或等于300C/85%RH无限车间寿命。2级-小于或等于300C/80%RH三个月车间寿命。2a级-小于或等于300C/80%RH一周车间寿命。3级-小于或等于300C/80%RH36小时车间寿命。4级-小于或等于300C/80%RH18小时车间寿命。5级-小于或等于300C/80%RH12小时车间寿命。5a级-小于或等于300C/80%RH6小时车间寿命。6级-小于或等于300C/80%RH18小时车间寿命。潮湿敏感器件特殊包装要求•干燥包装包括将潮湿敏感元件与干燥剂、湿度指示卡和潮湿敏感警告标贴一起密封在防潮袋内。标贴需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(2200C或2350C)、开袋之后的暴露时间、及关于何时要求烘焙的详细情况、烘焙程序、以及袋的密封日期等资料。•各类等级的包装要求如下：•1级。装袋前不要求干燥，包装袋材料、干燥剂及警告标签亦无要求。•2级。装袋前不要求干燥，要求防潮包装袋(含HIC)同时要求防静电，要求有干燥剂及警告标签。•2a~5a级。装袋前要求干燥，包装袋要求防潮(含HIC)，要求有干燥剂和警告标签。•6级。装袋前不要求干燥，要求防潮包装袋(含HIC)同时要求防静电，要求有干燥剂及警告标签。•HIC：HumidityIndicatorCard即潮湿显示卡。打开真空防潮包装袋，HIC将显示袋内的潮湿程度。一般HIC上有若干个圆圈，分别代表相对湿度10%、20%、30%、等，各圆圈原为蓝色，当某圆圈内有蓝变为紫红色时表明袋内已达到该圆圈对应的相对湿度；当某圆圈有紫红色完全变为淡红色时，则表明袋内的湿度已超过该圆圈对应的湿度。若显示湿度超过20%，表明生产前需要进行烘烤。器件拆封后的贮存方法•通常要求按生产需求来拆封潮湿敏感器件，而生产剩余的拆封器件需按下列方法贮存：•保持在有干燥材料的防潮袋里，需真空密封包装。•存放在干燥箱内，箱内湿度需低于10%RH。器件受潮后的处理方法•防潮等级为二级以上的器件，若拆封后存放时间超过规定的最大时间或因存放、运输器件时造成密封袋破损、漏气等而使器件受潮，则必须要对器件进行烘烤，烘烤方法为：•在125±5OC条件下烘烤24小时，对于同一器件多次烘烤累计时间不能多于96小时。•或在45OC、RH≤5%条件下烘烤192小时。•不要将元件存储在烘烤温度下的炉子内。烘烤前要确认其包装材料是否耐高温，高温托盘可以在125OC之下烘焙，而低温托盘不能高于45OC。（某些低温盘会在包装上注明“HEATPROOF”等字样。潮湿敏感性元件新标准（IPC）原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作废，不再使用。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/JEDECJ-STD-020塑料集成电路的潮湿/回流敏感性分类IPC/JEDECJ-STD-033潮湿/回流敏感性SMD的处理、包装、装运和使用标准IPC/JEDECJ-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（IC）的印刷线路板的装配工艺过程的模拟方法IPC-9502电子元件的PCB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元件的装配工艺过程模拟方法IPC的干燥包装之前的预烘烤•封装厚度小于或等于1.4mm：对于2a~5a级别，125OC的烘焙时间范围8~28小时，或150OC烘焙4~14小时。•封装厚度小于或等于2.0mm：对于2a~5a级别，125OC的烘焙时间范围23~48小时，或150OC烘焙11~24小时。•封装厚度小于或等于4.0mm：对于2a~5a级别，125OC的烘焙时间范围48小时，或150OC烘焙24小时。IPC的车间寿命过期之后的后烘烤•封装厚度小于或等于1.4mm：对于2a~5a级别，125OC的烘焙时间范围4~14小时，或40OC烘焙5~9天。•封装厚度小于或等于2.0mm：对于2a~5a级别，125OC的烘焙时间范围18~48小时，或40OC烘焙21~68天。•封装厚度小于或等于4.0mm：对于2a~5a级别，125OC的烘焙时间范围48小时，或40OC烘焙67或68天。—完—