MSD控制技术规范.docx

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MSD控制技术规范

1、简介：

SMD器件的出现直接带来了新的挑战，而这些挑战的重心又在于包装的品质和可靠性，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系列的品质问题。

本规范遵照IPC/JEDEC有关的潮敏标准拟制，主要体现潮湿敏感器件在公司控制处理各环节的规范性要求。

本规范由塑封器件潮湿敏感定义、潮湿敏感器件分级要求、潮湿敏感器件包装要求、潮湿敏感器件干燥要求、潮湿敏感器件使用及注意事项等内容组成。

2、目的：

为改进MSD控制水平，有效提高产品质量和可靠性，同时提高技术人员对潮敏器件的认识水平，规范研发、市场和生产阶段对易潮敏器件的正确处理。

3、范围：

本规范规定了潮湿敏感器件等级要求、包装要求、操作及处理方法等方面的技术指标和控制措施。

本规范适用于步步高教育电子有限公司各类潮湿敏感器件（以下简称MSD）验收、储存、配送、组装等过程中的管理。

供应商和外协厂商均可以参照本规范执行。

4、职责：

供应资源开发部负责湿度敏感器件的采购。

材料技术部负责提供湿度敏感器件的规格书。

工艺工程部负责湿度敏感器件的管控方案制定和外协生产MSD使用指导。

物流管理部仓储科负责对湿度敏感器件的储存（原包装密封储存、再次真空包装储存、干燥短期储存）。

品质部负责湿度敏感器件的来料检验和现场使用监督以及使用异常的反馈。

生管部（含SMT外协厂商）负责湿度敏感器件的使用以及车间使用寿命的控制。

5、关键词：

潮湿敏感、MSD、MSL、温度、相对湿度、干燥、烘烤、MBB

6、规范引用的文件：

序号

编号

名称

1

J-STD-020C

Moisture/ReflowSensitivityClassificationforPlasticIntegratedCircuitSurfaceMountDevices

2

J-STD-033B

StandardforHandling,Packing,Shipping,andUseofMoisture/ReflowSensitiveSurfaceMountDevices

7、术语和定义：

PSMD（PlasticSurfaceMountDevice）：

塑料封装表面安装器件。

MSD（MoistureSensitiveDevice）：

潮湿敏感器件。

指非气密性封装的表面安装器件。

MSL（MoistureSensitiveLevel）：

潮湿敏感等级。

指MSD对潮湿环境的敏感程度。

MBB（MoistureBarrierBag）：

防潮包装袋。

MBB要求满足相应指标的抑制潮气渗透能力。

仓储寿命（ShelfLife）：

指干燥包装的潮湿敏感器件能够储存在没有打开的内部环境湿度符合要求的湿气屏蔽包装袋中的最短时间。

车间寿命（FloorLife）：

指湿度敏感器件从湿度屏蔽包装袋中取出或干燥储存或干燥烘烤后到过回流焊接前的时间。

制造商曝露时间（MET）：

制造商烘烤完成至烤箱取出，到器件到达回流焊之前可能暴露到大气环境条件的最大累积时间。

干燥剂：

一种能够保持相对低的湿度的吸收剂。

湿度指示卡（HIC）：

一张印有对湿度敏感的化学材料的卡片，当环境湿度发生变化时，印在卡片上的化学材料的颜色也相应的改变〔一般由蓝色（干燥时）变为粉红色（潮湿时）〕，用于对湿度监控；

RH：

relativehumidity湿度的一种表示方式。

空气中实际所含水蒸气的密度和同温下饱和水蒸气密度的百分比值。

由于同下蒸汽密度与蒸汽分压成正比，所以相对湿度也等于实际水蒸汽分压和同温下饱和水蒸气压力的百分比。

8、潮湿敏感定义

由于塑料封装材料的非气密性，塑封器件在潮湿环境中容易吸收水汽。

表面安装工艺（回流焊接）时，塑料封装体内吸收的水汽在高温条件下气化膨胀，引起器件封装分层或内部损坏等可靠性缺陷。

具有该类吸潮特征的器件定义为潮湿敏感器件（MSD）。

MSD潮湿敏感特性的主要影响因素包括：

a、封装因素：

封装体厚度和封装体体积；

b、环境因素：

环境温度和环境相对湿度；

c、暴露时间的长短。

备注：

1、MSD包括但不限于PSMD，任何潮气可渗透材料封装的表面安装工艺器件均为MSD。

2、PSMD潮湿敏感定义MSD在表面回流焊接工艺时的高温暴露要求，采用其它非回流焊接工艺进行安装的MSD，安装时如果器件封装体温度<200℃，可不在MSD控制范围内。

9、敏感器件分级要求

潮湿敏感等级（MSL）定义：

根据JEDECJ-STD-020C潮湿敏感器件分级标准要求，MSL定义如表1：

潮湿敏感等级（MSL）

车间寿命要求（FloorLife）

时间

环境条件

1

无限制

≤30℃/85%RH

2

1年

≤30℃/60%RH

2a

4周

≤30℃/60%RH

3

168小时

≤30℃/60%RH

4

72小时

≤30℃/60%RH

5

48小时

≤30℃/60%RH

5a

24小时

≤30℃/60%RH

6

使用前必须进行烘烤，并在警告标签规定的时间内焊接完毕。

≤30℃/60%RH

表1MSL的定义

备注：

所有潮湿敏感器件均具有MSL。

步步高教育电子有限公司采购的湿度敏感性电子元器件的敏感等级《步步高教育电子有限公司MSD器件等级库及烘烤要求明细表》。

10、潮湿敏感器件包装要求

、MSD干燥包装要求

MSD干燥包装由密封在防潮包装袋（MBB）中的干燥剂材料、湿度指示卡（HIC）和潮敏标签等组成。

不同MSL的MSD干燥包装有详细要求，具体见表2：

敏感等级

包装前干燥

指示卡

干燥剂

湿度敏感识别标签

警示标签

1

可选

可选

可选

不要求

不要求（按220~225℃分级）

要求（不按220~225℃分级）

2

可选

要求

要求

要求

要求

2a-5a

要求

要求

要求

要求

要求

6

可选

可选

可选

要求

要求

表2MSD包装要求

MSD干燥包装的干燥剂材料用量参考要求。

典型MSD干燥包装组成原理见图1：

图2典型MSD干燥包装组成原理

MSD包装材料要求

10.2.1防潮包装袋（MBB）

应满足MIL-PRF-81705，并要求具有弹性，ESD防护，抗机械强度以及防戳穿，袋子应可以加热密封，水蒸气透过率应小于in2（在40℃，按“E”ASTMF392的条件的24小时内弯曲试验）。

序号

项目

单位

指标

标准

1

金属层电阻

欧

﹤欧

ASTMD-257

2

屏蔽性

分贝

﹥60分贝

MIL-B-81705-C

3

屏蔽电压

伏特

﹤10伏特

EIA541

4

拉伸强度

kg

﹥24磅（10kg）

FTMS101

5

水蒸气透过量

24hrs

./24hrs

ASTMF-1249

6

氧气透过量

24hrs

./24hrs

ASTMF-1249

7

内层表面电阻率

（根据需要）

欧

109-11欧

ASTMF-257

8

外层外表面电阻率

（根据需要）

欧

109-11欧

ASTMF-257

9

热封温度

℃

170±10

10

热封时间

秒

11

热封压力

帕

40-60

12

封口强度

℃

﹥3kg/cm

GB/96-04-10

13

外观

无分层,皱纹,翘曲,破裂,粘连,异物附着,封合边以外气泡￠≤3mm

GB/96-04-10

10.干燥剂技术要求：

干燥剂材料要求满足MIL-D-3464TypeⅡ标准，有维持≤5%RH的吸潮能力。

干燥剂材料具有无尘、非腐蚀性和满足规定吸潮能力要求等特点。

干燥剂材料包装在潮气可穿透干燥袋（通常为高密度聚乙烯材料）中，干燥袋定义材料的吸潮能力，与材料体积无关。

可维持≤5%RH吸潮能力要求的干燥剂材料在≤30℃/60%RH环境条件中暴露时间不超过30分钟，认为是活性干燥剂（可直接使用）。

干燥剂重新激活后的吸潮能力要求达到其原始能力的80%。

除非有重新激活措施保证，干燥剂材料不允许重复使用。

常用干燥剂材料参数见表3：

干燥剂材料

吸潮能力

重激活条件

单位用量（Unit）

干燥剂能否重复使用

活性粘土（ActivateClay）

好

118℃

33g

可以

硅胶（SilicaGel）

好

118℃

28g

可以

分子筛（MolecularSieve）

极好

＞500℃

32g

不可以

表3常用干燥剂材料

湿度指示卡（HIC）

要求满足MIL-I-8835标准，且最少包含5%RH、10%RH、60%RH3个色彩指示点。

HIC通常由包含氯化钴（CobaltChloride）溶剂的吸水纸组成，其外形要求如图2所示。

（

图2湿度指示卡（HIC）要求

干燥密封MBB包装中如果HIC5%RH色彩指示点变为粉红色，而10%不为蓝色，则2A-5A级的MSD需进行烘烤处理后重新密封包装；

干燥密封MBB包装中如果HIC60%RH色彩指示点不为蓝色，所有MSD（2级及2级以上）需进行烘烤处理后重新密封包装；

备注：

根据公司实际来料情况，如果来料指示卡为包含5%、10%、15%3个色彩指示点的HIC，则说明厂家使用的是JSTD033A的标准，可以让步使用，但是需要向厂家要求其承诺按照JSTD033B要求的改进计划。

下表列出了常见的不同湿度对应于不同颜色。

2%RH

5%RH

10%RH

55%RH

60%RH

65%RH

5%

蓝色（干）

淡紫色

粉红色（湿）

粉红色（湿）

粉红色（湿）

粉红色（湿）

10%

蓝色（干）

蓝色（干）

淡紫色

粉红色（湿）

粉红色（湿）

粉红色（湿）

60%

蓝色（干）

蓝色（干）

蓝色（干）

蓝色（干）

淡紫色

粉红色（湿）

表4：

不同湿度的颜色对照表

潮湿敏感标签

潮敏识别标签（MSIL）和警告标签要求符合JEDECJEP113标准。

MSIL（Moisture-sensitiveIdentifyLabel），潮敏识别标签，其要求见图3：

图3潮敏识别标签

Moisture-sensitiveCautionLabel，潮敏警告标签，其要求见图。

潮敏警告标签必须包含器件MSL、最高回流焊接温度、存储条件和时间、包装拆封后最长存放时间、受潮后的烘烤条件以及包装的密封日期等相关信息。

11、特殊MSD的标签要求

a、6级MSD标签要求：

非MBB包装的6级MSD必须包含潮敏识别标签和潮敏警告标签，且必须粘贴在运输容器上。

b、1级MSD标签要求：

1级MSD分级时如果最高回流焊接温度超过220～225℃，MSD包装必须包含潮敏警告标签且注明最高回流焊接温度；如果包装上的条码已经包含最高回流焊接温度等潮敏相关信息，也可不使用潮敏警告标签；

1级MSD分级时如果最高回流焊接温度为220～225℃，包装中可不使用潮敏警告标签。

12、MSD管控流程

13、潮湿敏感器件操作要求

13．1、MSD包装储存环境条件/存储时间要求

密封MSD包装存储环境条件要求：

≤40℃/90%RH。

密封MSD包装储存期限要求：

≤2年（从MSD密封日期开始计算）。

超存储期MSD在使用前必须进行干燥处理和器件引脚可焊性检测。

13．2MSD车间寿命降额要求

MSD包装拆封后的一般要求在≤30℃/60%RH环境条件下存放，但公司存储条件可能不满足上述要求。

因此，根据公司生产环境的实际情况，参考J-STD-033B标准，定义MSD车间寿命的降额要求，具体见表5：

封装类型以及元件体厚度

敏感度等级

5%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

≥

包括PQFPs＞84Pins

PLCCs所有的MQFPs或所有的BGA＞1mm

2a

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

94

124

167

231

44

60

78

103

32

41

53

69

26

33

42

57

16

28

36

47

7

10

14

19

5

7

10

13

4

6

8

10

35℃

30℃

25℃

20℃

3

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

8

10

13

17

7

9

11

14

6

8

10

13

6

7

9

12

6

7

9

12

4

5

7

10

3

4

6

8

3

4

5

7

35℃

30℃

25℃

20℃

4

∞

∞

∞

∞

3

5

6

8

3

4

5

7

3

4

5

7

2

4

5

7

2

3

5

7

2

3

4

6

2

3

3

5

1

2

3

4

1

2

3

4

35℃

30℃

25℃

20℃

5

∞

∞

∞

∞

2

4

5

7

2

3

5

7

2

3

4

6

2

2

4

5

1

2

3

5

1

2

3

4

1

2

2

3

1

1

2

3

1

1

2

3

35℃

30℃

25℃

20℃

5a

∞

∞

∞

∞

1

2

3

5

1

1

2

4

1

1

2

3

1

1

2

3

1

1

2

3

1

1

2

2

1

1

2

2

1

1

2

2

1

1

1

2

35℃

30℃

25℃

20℃

~

包括PLCCs（矩形）18-32Pins

SOICs（宽体）

SOICs≥20Pins

PQFPs≤80Pins

2a

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

58

86

148

∞

30

39

51

69

22

28

37

49

3

4

6

8

2

3

4

5

1

2

3

4

35℃

30℃

25℃

20℃

3

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

12

19

25

32

9

12

15

19

7

9

12

15

6

8

10

13

5

7

9

12

2

3

5

7

2

2

3

5

1

2

3

4

35℃

30℃

25℃

20℃

4

∞

∞

∞

∞

5

7

9

11

4

5

7

9

3

4

5

7

3

4

5

6

2

3

4

6

2

3

4

5

1

2

3

4

1

2

2

3

1

1

2

3

35℃

30℃

25℃

20℃

5

∞

∞

∞

∞

3

4

5

6

2

3

4

5

2

3

3

5

2

2

3

4

2

2

3

4

1

2

3

4

1

1

2

3

1

1

1

3

1

1

1

2

35℃

30℃

25℃

20℃

5a

∞

∞

∞

∞

1

2

2

3

1

1

2

2

1

1

2

2

1

1

2

2

1

1

2

2

1

1

2

2

1

1

1

2

1

2

1

1

35℃

30℃

25℃

20℃

＜

包括

SOICs＜18Pins

所有TQFPs，TSOPs或所有BGAs＜1mm

2a

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

17

28∞

∞

1

1

2

2

1

1

2

1

1

1

35℃

30℃

25℃

20℃

3

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

8

11

14

20

5

7

10

13

1

1

2

2

1

1

2

1

1

1

35℃

30℃

25℃

20℃

4

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

7

9

12

17

4

5

7

9

3

4

5

7

2

3

4

6

1

1

2

2

1

1

2

1

1

1

35℃

30℃

25℃

20℃

5

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

∞

7

13

18

26

3

5

6

8

2

3

4

6

2

2

3

5

1

2

3

4

1

1

2

2

1

1

2

1

1

1

35℃

30℃

25℃

20℃

5a

∞

∞

∞

∞

7

10

13

18

2

3

5

6

1

2

3

4

1

1

2

3

1

1

2

2

1

1

2

2

1

1

1

2

1

1

2

1

1

1

35℃

30℃

25℃

20℃

表5推荐的MSD车间寿命要求（单位：

天）

13．3MSD干燥技术要求

长期暴露MSD的干燥要求

MSD如果暴露时间较长（不满足节条件），可参考MSD烘烤条件（表7）进行重新干燥处理。

重新干燥后MSD密封在有活性干燥剂包装的MBB中可恢复仓储寿命（ShelfLife）。

短期暴露MSD的干燥要求

MSD潮湿环境中暴露时，参考表6的要求可重新进行干燥处理。

MSL

暴露时间

暴露环境条件

车间寿命

干燥箱（≤5%RH）存放时间要求

烘烤要求

仓储寿命恢复条件

所有

＞车间寿命

见表5

恢复

无

见表7

干燥包装

2、2a、3、4

≤12小时

≤30℃/60%RH

恢复

≥5倍已暴露时间

无

无

5、5a

≤8小时

≤30℃/60%RH

恢复

≥10倍已暴露时间

无

无

2、2a、3

累积暴露时间≤车间寿命

≤30℃/60%RH

暂停

任意时间

无

无

表6MSD干燥技术要求

备注：

车间寿命“恢复”定义了MSD的最大暴露时间，车间寿命“暂停”定义了MSD的剩余暴露时间。

MSD在≤30℃/60%RH环境中暴露时间较短（见表6），可使用干燥箱（维持≤5%RH）存放的方法进行干燥处理，具体要求如下：

a、2、2a、3、4级MSD如果暴露时间不超过12小时，5倍已暴露时间的干燥箱存放可重新恢复车间寿命。

b、5、5a级MSD如果暴露时间不超过8小时，10倍已暴露时间的干燥箱存放可重新恢复车间寿命。

c、2、2a、3级MSD如果累积暴露时间不超过车间寿命，干燥箱存放可停止已暴露时间的累计，进行a定义的时间干燥处理可重新恢复车间寿命。

MSD烘烤技术要求

2级以上MSD，若超过包装拆封后存放条件及车间寿命要求，或密封包装下存放时间过长（见警告标签上密封日期及存放条件，如果湿度指示卡指示袋内湿度已达到或超过需要烘烤的湿度界限）或存放、运输器件造成密封袋破损、漏气使器件受潮，要求回流焊前必须进行烘烤。

对于受潮MSD，一般可按照厂家原包装袋上警告标签中的烘烤条件进行烘烤。

对于厂家没有相应要求的，推荐采用高温烘烤（125℃）的方法。

如果MSD载体（如卷盘、托碟）不能承受125℃高温，建议使用高温载体进行替换。

MSD载体替换过程中注意防止器件ESD损伤。

一般MSD烘烤处理不建议使用低温烘烤条件。

烘烤条件的具体要求如下：

对于不同等级以及暴露于湿度小于60%的环境中的湿度敏感性器件，可按一个可接受的干燥方式干燥来置零落地寿命时钟。

如果被烘干并密封于带干燥剂的湿气屏蔽包装袋内，仓储寿命可被置零。

1、用于烘烤的烘箱要求通风以及能够在湿度小于5%的条件维持要求的温度。

2、如果制造厂家没有特别声明，在高温载体内运输的表贴元件可在125℃条件下烘烤。

3、在低温载体内运输的表贴元件不可以在温度高于40℃条件下烘烤，如果较高温度的烘烤被要求，则应将低温载体撤去换上耐高温的载体。

4、纸或塑料载体（比如纸盒，气泡袋，塑料包裹等）在烘烤之前应先将其撤离，橡胶带或塑料托盘在125℃烘烤时也应撤离。

注：

1）用手搬运可能造成机械或ESD损坏，因此，烘烤后以及干燥的环境用手工搬动器件时要特别注意ESD防护。

2）如果表贴器件被放在一个没有烘干载体的干燥袋中，请参考。

3）若载体材料需要再利用，在再利用前需咨询该材料的确切规格。

4）当表贴器件达到规定温度时烘烤时间开始。

5、可焊性限制

烘烤的过程中可能导致氧化或端面金属化合物，这样就有可能引起在器件装配时可焊性变差，考虑到可焊性，烘烤的时间以及温度必须要限定，除非制造厂家指示，在高于90℃不高于125℃的条件下烘烤时间不应超过96小时，如果温度不高于90℃，烘烤时间没有限制，如果要采用高于125℃烘烤，必须咨询厂家。

封装体

等级

烘烤@125℃

烘烤@90℃

≤5%RH

烘烤@40℃

≤5%RH

超过落地寿命>72h

超过落地寿

≤72h

超过落地寿命>72h

超过落地寿命≤72h

超过落地寿命>72h

超过落地寿命≤72h

厚度

≤

2

5h

3h

17h

11h

8d

5d

2a

7h

5h

23h

13h

9d

7d

3

9h

7h

33h

23h

13d

9d

4

11h

7h

37h

23h

15d

9d

5

12h

7h

41h

24h

17d

10d

5a

16h

10h

54h

24h

22d

10d

厚度

＞

≤

2

18h

15h

63h

2d

25d

20d

2a

21h

16h

3d

2d

29d

22d

3

27h

17h

4d

2d

37d

23d

4

34h

20h

5d

3d

47d

28d

5

40h

25h

6d

4d

57d

35d

5a

48h

40h

8d

6d

79d

56d

厚度

＞

≤

2

48h

48h

10d

7d

79d

67d

2a

48h

48h

10d

7d

79d

67d

3

48h

48h

10d

8d

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67d

4

48h

48h

10d

10d

79d

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5

48h

48h

10d

10d

79d

67d

5a

48h

48h