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ESD&MSLESD&MSL培训教材培训教材1目 录 ESD(Electrostatic Discharge)ESD(Electrostatic Discharge)静电放电静电放电 MSL(Moisture Sensitivity Level)MSL(Moisture Sensitivity Level)湿度敏感度等级湿度敏感度等级2目 录 ESD(Electrostatic Discharge)ESD(Electrostatic Discharge)静电放电静电放电p MSL(Moisture Sensitivity Level)MSL(Moisture Sensitivity Level)湿度敏感度等级湿度敏感度等级3裸手接触单板，裸手接触单板，单板不能工作了单板不能工作了怎么回事？怎么回事？这是静是静电放放电（ESDESD）在作怪）在作怪!前言前言4ESD(Electrostatic Discharge)ESD(Electrostatic Discharge)1.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍2.2.如何进行静电防护如何进行静电防护3.3.ESDESD测试设备介绍测试设备介绍4 4.常见的不符合静电控制常见的不符合静电控制实例实例51.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍静电基本概念:电荷：物质是由原子构成,原子是由质子、中子、电子构成.当二种材料接触,由於在材料A中其原子核对其最外围電子的吸收力较小,因此附到材料B上,最后A极性为“+”,B为“-”.于是产生了正,负两种电荷.接触面61.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍静电基本概念:静电：当在物体上的电荷是静止时，它便是静电.A 物体物体 B 物体物体71.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍静电基本概念:静电放电(ESDElectrostatic Discharge)：带有不同静电电势的物体或表面之间的静电电荷转移.有两种形式：接触放电，电场击穿放电。闪电的产生,是带不同种电荷的两大 片云相遇而产生的一种放电现象，每一个向下击落的闪电都是由于雷电云层中释放出的大量积累电荷至地球表面.81.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍你的鞋子沿着地毯拖行,鞋子由地毯吸引电子,使你带有静电荷.伸手靠近金属门把如同雷电云层下的大地接受并消散积累在你身上的静电荷;当你靠近门把时,电弧如微型闪电般产生.91.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍静电的产生:摩擦起电101.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍静电的产生:感应起电111.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍静电的产生源干燥环境下更容易累积静电电荷！121.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍人体对ESD的敏感程度131.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍静电(ESD)的危害141.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍静电(ESD)的危害1.1.而敏感器件只须而敏感器件只须2020VoltsVolts便能便能被损坏（大部分被损坏（大部分10001000voltsvolts）2.2.大部分的静电破坏是潜在的，并不能够被马上识别出大部分的静电破坏是潜在的，并不能够被马上识别出.3.3.找出静电破坏的证据和根源一般相当不容易，而且成找出静电破坏的证据和根源一般相当不容易，而且成本可能很高本可能很高.151.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍静电(ESD)的危害161.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍静电(ESD)的危害171.1.静电放电静电放电ESDESD的介绍的介绍静电(ESD)的危害182.2.如何进行静电防护如何进行静电防护静电(ESD)防护首要认知ESD的首要认知是:你个人是整个防制过程中最重要的一部分,ESD主要症结在于人员的管理问题.缺乏人员的完全参与,任何的防护计划均无法实行192.2.如何进行静电防护如何进行静电防护材料导电特性1.1.绝缘体：绝缘体：又称电介质，是一种阻碍电荷流动的材料.绝缘体绝缘体不适合不适合，因为静电可以产生和积累其上，因为静电可以产生和积累其上,最终造成最终造成电晕放电破坏现象电晕放电破坏现象.202.2.如何进行静电防护如何进行静电防护材料导电特性2 2.导体：导体：导体是善于导电的物体,即是能够让电流通过材料 导体导体也不适合也不适合,因为导体造成快速的放因为导体造成快速的放电电,造成大电流造成大电流,产产 生破坏生破坏.212.2.如何进行静电防护如何进行静电防护材料导电特性 3 3.不完全导体不完全导体(半导体半导体)：指常温下导电性能介于导体与绝缘体 之间的材料.理想材料，可以让电荷缓慢地排出理想材料，可以让电荷缓慢地排出.其表面电阻大于等于其表面电阻大于等于1 1X10X10 ，小于，小于1 1X10X10黑膠箱吸塑盤412222.2.如何进行静电防护如何进行静电防护常见防静电(ESD)材料232.2.如何进行静电防护如何进行静电防护常见防静电(ESD)材料黑色黑色静电静电料盒料盒 Tray Tray 盘盘 242.2.如何进行静电防护如何进行静电防护常见防静电(ESD)材料防静电 海绵黑色防静电 EPE防静电气泡袋252.2.如何进行静电防护如何进行静电防护常见防静电(ESD)材料一般纸箱为绝缘材料该纸箱里面有涂炭层起静电屏蔽的作用262.2.如何进行静电防护如何进行静电防护常见防静电(ESD)材料注意：外层泡膜袋没有防静电作用，而是易产生静电材料！易产生静电易产生静电易产生静电易产生静电272.2.如何进行静电防护如何进行静电防护空气中的水气增加空气的导电性,因此减少静电的产生或累积.高湿度对于一些考虑（如腐蚀、污染）不利；折中湿度要求40%-60%.低于30%的湿度对于Class 1防御要求十分困难.湿度的作用类似离子风机，但效率较低.湿度在50以上ESD变小相对湿度静静电电电电压压100%100%工作站/现场静电(ESD)控制282.2.如何进行静电防护如何进行静电防护工作站/现场静电(ESD)控制定期测试静电环及静电鞋的接地电阻292.2.如何进行静电防护如何进行静电防护工作站/现场静电(ESD)控制穿戴静电衣与静电鞋，静电工衣及静电工鞋需要定期测试以避免失效.302.2.如何进行静电防护如何进行静电防护工作站/现场静电(ESD)控制搬运车架需接地312.2.如何进行静电防护如何进行静电防护工作站/现场静电(ESD)控制106109 106109 静电皮322.2.如何进行静电防护如何进行静电防护工作站/现场静电(ESD)控制332.2.如何进行静电防护如何进行静电防护防静电(ESD)标示343 3.ESDESD测试设备介绍测试设备介绍静静电电测测试试设设备备352024/3/6 周三周三363 3.ESDESD测试设备介绍测试设备介绍374 4.常见的不符合静电控制常见的不符合静电控制实例实例未带防静电手腕拿取IC芯片时应带防静电手腕384 4.常见的不符合静电控制常见的不符合静电控制实例实例394 4.常见的不符合静电控制常见的不符合静电控制实例实例40目 录 ESD(Electrostatic Discharge)ESD(Electrostatic Discharge)静电放电静电放电 MSL(Moisture Sensitivity Level)MSL(Moisture Sensitivity Level)湿度敏感度等级湿度敏感度等级41MSL(Moisture Sensitivity Level)MSL(Moisture Sensitivity Level)1.1.MSDMSD介绍介绍2.2.MSDMSD危害原理危害原理3.3.MSDMSD管控管控 421.1.MSDMSD介绍介绍 MSD:MSD:Moisture Sensitive Device 潮湿敏感器件.是指一类由可吸湿材料(如:环氧树脂、聚合树脂等)封装的表面贴装器件.432.MSD2.MSD危害原理危害原理1.潮湿敏感元件产生危害的因素：潮敏失效是塑料封装表贴器件在高温焊接工艺中表现出来的特殊的失效现象.造成此类问题的原因是器件内部的潮气膨胀后使得芯片发生损坏.封装的膨胀程度取决于下列因素：塑料组成成分、实际吸收湿气的份量、温度、加热速度以及塑料的厚度，当由此引起的压力超过塑料化合物的弯曲强度时，封装就可能会裂开，或至少在界面间产生分层.442.MSD2.MSD危害原理危害原理2.潮湿敏感元件产生危害的原理：在MSD暴露在大气中的过程中，大气中的水分会通过扩散渗透到湿度敏感器件的封装材料内部,当器件经过贴片贴装到PCB上以后，要流到回流焊炉内进行回流焊接,在回流区，整个器件要在183度以上30-90s左右,最高温度可能在210-235度(无铅焊接的峰值会更高，在245度左右）.在回流区的高温作用下，器件内部的水分会快速膨胀，器件的不同材料之间的配合会失去调节，各种连接则会产生不良变化，从而导致器件剥离分层或者爆裂，于是器件的电气性能受到影响或者破坏，破坏程度严重者，器件外观变形、出现裂缝等，像ESD破坏一样，大多数情况下，肉眼是看不出来这些变化的，而且在测试过程中，MSD也不会表现为完全失效.452.MSD2.MSD危害原理危害原理3.潮湿敏感元件危害的表现形式:引线剥离462.MSD2.MSD危害原理危害原理3.潮湿敏感元件危害的表现形式:473.MSD3.MSD管控管控什么是工厂MSD控制？MSD控制指对不同潮湿等级的MSD物料的搬运，包装，运输和使用，进行标准方法的控制，避免物料受潮而在高温再流焊时导致产品质量和可靠性下降.483.MSD3.MSD管控管控 包括7个指导标准，与我们相关的是：IPC/JEDEC J-STD-020 塑料集成电路SMD的潮湿/回流敏感性分类方法IPC/JEDEC J-STD-033 潮湿/再流焊敏感表面贴装器件的操作、包装、运输及使用.MSD控制遵循的行业标准IPC(国际电子工业联接协会)JEDEC(电子器件工程联合委员会)制订和发布了 IPC-M-109(潮湿敏感性元件标准和指引手册）493.MSD3.MSD管控管控潮湿敏感等级和车间寿命车间寿命（FLOOR LIFE）：从隔潮袋里将器件取出后、或经干燥存储、或经干燥烘烤到再流焊之前所允许的时间.简要通俗点讲就是允许暴露时间简要通俗点讲就是允许暴露时间 503.MSD3.MSD管控管控SMD来说，潮湿敏感等级一般由器件厂商来定义：依据：IPC/JEDEC J-STD-020 外观检查回流焊 声波显微镜 取样电气特性测试烘烤浸湿 AABB失效标准敏感等级电气特性测试潮湿敏感等级513.MSD3.MSD管控管控MSD的包装要求:干燥包裝 Dry Pack 523.MSD3.MSD管控管控MSD的包装要求:隔潮袋须符合 MIL-PRF-81705,TYPE I标准要求 隔潮袋（MBB）：Moisture Barrier BagMoisture Barrier Bag旨在阻碍水气渗透的袋子，用于包装潮湿敏感器件.533.MSD3.MSD管控管控MSD的包装要求:干燥包装中干燥剂的使用干燥包装中干燥剂的使用为使包装内的RH%低于10%（25下）干燥剂用量科用下述公式简化计算.U=5*10-3A U=所需干燥剂数量(单位：Unit-美军标准，1个Unit至少吸收2.85 克水气量)A=隔潮袋的总暴露面积（总表面面积）(单位：平方英寸)干燥剂须符合MIL-D-3464,TYPE II标准要求543.MSD3.MSD管控管控MSD的包装要求:湿度指示卡（HIC）:Humidity Indicator Card印有湿敏化学物质的卡片，化学物质可明显地改变颜色，典型地是由蓝色（干燥）转变为粉红色（潮湿），表示超过了标明的相对湿度.湿度指示卡应当至少有3个敏感值为5%RH,10%RH,60%RH的色点.下图所示为J-STD-033B标准的湿度指示卡示例。553.MSD3.MSD管控管控MSD的包装要求:湿度指示卡（HIC）:Humidity Indicator Card563.MSD3.MSD管控管控MSD的包装要求:潮湿敏感标志（MSID）MSID标签应当贴在装有隔潮袋的最小级别运输包装上.573.MSD3.MSD管控管控MSD的包装要求:潮湿敏感警示标签 警示标签须包含以下信息:湿敏等级（如无，见Bar Code Lable）最高温度,允许暴露时间,烘烤要求和封装日期等58例：从湿敏元件标签上，可以得到以下信息：第1 1点 元件本体允许承受的最高温度，如（图2）：Peak package body temperature：260 第2 2点 Floorlife时间(Mounted/used within):就是在规定温度/湿度的环境中，可以暴露的有效使用时间，与右上角 Level“3”相对应。第3 3点 当在23度正负5度温度下，读湿度指示卡显示大于10%，器件在表面贴焊之前，需要烘烤。如（本例）第4 4点 烘烤时间与温度如（本例）：48 hours小时、125 5。第5 5点 计算在密封包装袋中的时间是否超过12个月，下面的Bag Seal Date就是密封包装的日期，如（图2）Bag Seal Date：09/03/31 3.MSD3.MSD管控管控593.MSD3.MSD管控管控MSD的包装要求:干燥包裝 Dry Pack J-STD-003B标准中规定的干燥包装要求如上表.603.MSD3.MSD管控管控如何判断湿敏元件是否受潮？1.有效存储时间(Shelf Life)超出2.到达最大暴露时间(Floor Life)3.HIC卡显示超过规定湿度要求4.无法追踪和判断元件的状态 613.MSD3.MSD管控管控如何处理受潮的湿敏元件？烘 干 ！烘烤的最主要目的在去除封装零件的内部湿气，以避免再流焊(reflow)时产生分层或爆米花的问题。623.MSD3.MSD管控管控需要烘烤多久的时间？多少温度？J-STD-033B633.MSD3.MSD管控管控需要烘烤多久的时间？多少温度？J-STD-033B643.MSD3.MSD管控管控卷带包装(reel)是否可以放进烤箱烘烤？根据J-STD-033B章节4.2.1及4.2.2的规定，一般的湿敏零件的包装都必须标示其包装是否为可以承受125的高温烘烤，或是无法承受超过40的低温包装,一般如果没有标示就表示可以承受125的高温烘烤.如果包装材料为低温包装，烘烤的时候就必须要移除所有的包装，等烘烤完毕后再重新装回原来的包装.不论是高温或低温包装，烘烤前必须把原本的纸类及塑料容器（如纸板、泡泡袋、塑料包装等）挑出来，管塞(rubber band)及tray盘带在高温(125)烘烤前也必须挑出来.65 1.高温烘烤应确保包装材料经得起1250C 的高温。2.烘烤次数应小于最大烘烤次数。Level 2a:3次 Level 3-5:2次 Level 5a:1次 3.烘烤温度为125+-5时，烘烤累计时间最多不得超过48hrs。4.如果烘箱在中途打开，应确保在1小时内恢复到原来设定状态 3.MSD3.MSD管控管控烘烤注意事项:663.MSD3.MSD管控管控MSD元件的车间寿命重置和暂存673.MSD3.MSD管控管控J-STD-033B标准的说明:湿敏等级(MSL)2,2a,3的组件曝露于车间的时间如果小于12小时（于30C/60%RH环境下),只要将其放置于10%RH以下的干燥包装或是干燥柜内,经过5倍暴露于大气的时间，不需经过烘烤即可重计零件的车间时间(Floor life).湿敏等级(MSL)4,5,5a组件曝露于车间的时间如果小于8小时(于30C/60%RH环境下),只要将其放置于5%RH以下的干燥包装或是干燥柜内，经过10倍暴露于大气的时间,不需经过烘烤即可重计零件的车间时间(Floor life).MSD元件的车间寿命重置和暂存 干燥防潮箱683.MSD3.MSD管控管控MSD元件的车间寿命重置和暂存 干燥防潮箱干燥防潮箱则纯粹只是除湿，它的作用是透过低湿的环境，让原本留存在封装零件中的湿气慢慢挥发出来，所以需要一定的时间，这也是为何IPC特别定义时间及湿度69Thank you!702024/3/6 周三周三71