SMT原件的分級與考試
一、主旨
此IPC/JEDEC J-STD-020C之主旨是針對非密封性各種貼裝SMT半導(dǎo)體元件,就濕氣〈吸潮) 敏感進行試驗與分級,以提醒半導(dǎo)體業(yè)者們在封裝、儲存,與后續(xù)持取使用中應(yīng)注意如何防潮,以因應(yīng)無鉛之高溫焊接或重工之考驗,減少由于吸濕而造成瞬間汽化所引發(fā)之強大應(yīng)力,此種應(yīng)力將導(dǎo)致元件內(nèi)部、介面或外緣的漲爆或開裂,也就是所謂的"爆米花"現(xiàn)象。至于早期DIP雙排腳插孔波焊之封裝元件,由于其IC本體并未直接面對熱源,而是隔著PCB遠離強大波峰而進行引腳插焊,而此種通孔插裝之波焊IC并不受本規(guī)范之管轄。
圖1、左上圖為伸腳封裝品因吸潮又受強熱而頂破封膠的示意情形,左下為封裝體吸濕開裂前的鼓漲外觀。右圖為BGA 載板與晶片間所印銀膠因吸濕而開裂的情形。
圖2、左圖為頂部澆模之IC封裝體,其封膠本身即容易吸濕與透水。右為BGA封體的晶片與載板間,其紫色層即為安晶用的銀膠,也容易吸水及爆米花。
是故上游的IC元件商,應(yīng)將其吸濕敏感性,在通過兩段考試后所取得的分級水淮,據(jù)實以告下游組裝焊接的業(yè)者們,使在善意的事先提醒下,得以採取必要的避險行動,減少災(zāi)難的發(fā)生與財務(wù)損失。由于SMT丁元件本體必須直接面對強大熱源,故通常貼裝者要比引腳插焊者更易發(fā)生爆米花現(xiàn)象,因而不得不小心預(yù)防以減少損失
圖3、左圖為濕敏性SMD式IC專用保護袋外的警示性貼紙,其右上角即為JEDEC與JEITA就MSL方面的分級。右下圖與右上圖均為JEDEC濕敏水淮(MSL)之畫面。
二、貼裝元件之分級與考試
(一)、分級與試焊灄度
由于各種SMD式封貼裝元件(不一定是IC,在錫膏熔焊中,其本體皆須直接面對熱源而容易開裂。由于板面上還需分別貼裝大小不同的其他元件,為考慮大件者均須全數(shù)焊妥起見,其迴焊〈溫時)曲線的設(shè)定對小件者難免形成過熱,常使得小件與厚件較容易爆裂。下表4-1 〈有鉛)及表4-2 〈無鉛)之內(nèi)容,即按元件厚薄及體積大小, 而分別配置不同的迴焊峰溫,以因應(yīng)不同機種的迴焊。
表內(nèi)星號之公差說明:元件供應(yīng)商必須針對已認證的元件,在到達此處所列之各項分級溫度時,仍能保證其對製程之相容性。
(1)、當(dāng)產(chǎn)線按可變動能力所設(shè)定迴焊曲線之公差為十0℃與一 X℃時,為求溫時曲線受到良好管制起見,其製程變化不可超過5℃。供應(yīng)商須保証其產(chǎn)品于峰溫中之製程相容性,各種溫度數(shù)據(jù)已列于4.2表中。
(2)、此處所謂的封裝體積,尚包括本體外之接腳與額外貼著各式散熱座在內(nèi)〈如球腳、凸塊、引墊、引腳等)。
(3)、迴焊中元件可到達的最高溫度,與元件之厚度及體積均有關(guān)。採用空氣(或氮氣)對流加熱之熱源者,雖可降低元件間熱量的落差,但由于各SMD熱容量的不同,其間之熱差仍然難以徹底消除。
(4)、凡欲採無鉛焊接之組裝製程者,必須要遵守?zé)o鉛之分級溫度與迴焊之溫時曲線,亦即表4-2所列之焊溫。至于有鉛者須按表4-1所列之焊溫,及表5-2所列之兩種迴焊曲線,共同對樣板進行考試評估。
(二)、無鉛重工〈返修)能力
按上述4-2之規(guī)定者,可耐無鉛焊接之封裝元件,須在離開乾箱或烤箱后8小時內(nèi),得于260℃以下進行重工。