J-STD-033-中文版_SMD温湿度敏感元件作业，运输，储存，包装标准

                                                                                                   

1.  前言SMD零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。本文讲述了floor life 在作业，包装，运输，的等级标准。J-STD-020说明了湿敏元件级别，JEP113说明了标签要求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。 2. 目的 本文旨在为使用，运输，存储，包装 SMD 湿敏元件提供标准。通过本文内的方法，可以避免零件受潮和零件在过 IR 后可靠性下降。通过本文的各个程序，可以达到无害回焊。热烘可以使 SMD 零件得到长达 12 个月的包装存储寿命。3. 范围 3.1 包装 3.1.1 本标准适用于PCBA中无需密封SMD零件的作业，其中包括聚合分子材料和塑胶材料3.1.2 密封包装大零件无湿气风险，不必作防潮3.2  组装制程3.2.1本标准适用于PCBA IR，VPR等制程，不适用于波峰焊3.2.2 本标准亦适用于受潮零件的烘烤或重工3.2.3 本标准不适用于不过回焊炉的零件3.3  可靠性3.3.1  内容描述中的方法可以保证PCBA的成品可靠性是可评估的（标准J-STD-020 和JESD22-A113）3.3.2  本文不对焊接可靠性作评述4. 涉及文件4.1 EIA JEDEC EIA-541  静电放电敏感元件包装要求EIA-583  湿气敏感元件包装要求EIA-625  静电放电敏感设备操作要求JEP-113  湿气敏感设备标识JESD22-A113  不气密包装可靠性测试条件要求4.2  防护部分MIL-B-131  阻湿材料（隔绝湿气,不透气的）- MIL-B-81705  透气的，无静电的，可加热处理的MIL-D-3464  活性干燥剂，MIL-I8835  指示，湿度卡5. 定义活性干燥剂：全新干燥剂或是经过依照推荐标准进行烘烤恢复原始规格的干燥剂6.包装6.1  包装要求详见下表1 湿敏级别 烘干元件 防潮袋 干燥剂湿敏级别标签 警告贴纸1  随意 随意 随意 随意220℃时不必标示，235℃时必需标示2  随意  必需  必需  必需  必需2a-5a  必需  必需  必需  必需  必需6  随意  随意  随意  必需  必需6.2 零件包装前的烘烤6.2.1 湿敏级别在2a到5a之间的零件在做防潮包装之前必须要做烘烤处理。厂家在进行烘烤和包装期间的裸露时间（MET）不可超过24H。如果MET超过了24H那么这个实际时间必须要标注。如果这个MET内仅仅是重新包装附活性干燥剂，那么这个时间一定要计算在内。6.2.2 供应商可以通过一系列的方法来减少烘烤时间并且达到正常效果。以给定的默认地等级来评定在高温环境下承受湿气的等级。6.2.3如果在烘烤和包装之间的时间超出了标准，元件必须重新烘烤按照第7条款6.3 DRY PACK(干燥包装) 6.3.1 描述干燥包装由干燥剂HIC（温湿度卡）MBB（防潮包装袋）下图为经典的干燥包装
6.3.2 材料6.3.2.1 防潮袋（MBB）Moisture Barrier Bag 防潮袋 Desiccant Pouches 干燥剂袋 Foam End Cap 尾部泡沫护垫 Humidity Indicator Card 湿度卡 MBB的各项参数必须符合MIL-B-81075，第一类型必须要求的是弹性，防静电放电，机械强度和抗穿刺能力，袋子必须是可热封的。在40℃条件下，以ASTMF392-93 条件‘E’做弯曲测试，水汽传播速度测试采用ASTMF 1249-90。水汽传播速度不可大于0.002 mg/100 in2在 24 小时内。 6.3.2.2干燥剂干燥剂必须要符合MIL-D3464，第二类型干燥剂必须要满足无尘，无腐蚀性，吸潮能力符合标准。干燥剂必须包装在湿气可渗透入的袋子里，每个防潮袋里面装的干燥剂的量必须标注在袋子上，并且要保证防潮袋里的湿度在25℃的室温条件下保持在10% RH以下。在各种干燥剂里面，美军标规定了干燥剂的等级. A 级干燥剂要求最低一个单位吸收2.85 g的水汽在20%RH和25℃的环境下，并且要求能够维持环境状况在 10%RH 以下。 一包所需的干燥剂数量有以下公式定义： U=（0.304*没*WVTR*A）/D U ******** 干燥剂的数量 M ******** 期望 shelf life WVTR ***** 水汽传播率 A ******** MBB 表面积 D ******** 保持 10%RH 的湿度要吸收的水分 注意： 如果有些包装如 tray盘，管装，料带装等的零件没有烘烤，那么还要额外加入干燥剂以吸收零件本体内的水汽，这里也要考虑这部分的干燥剂。 6.3.2.3 HIC（湿度指示卡） HIC 必须遵守 MIL-I-8835 。HIC色圈要不少于 3 个并要附上湿度值 8%RH，10%RH，20%RH。
6.3.3 标签 6.3.3.1 标签主要有MSID（湿敏等级号码）和“Caution lable”（警告贴纸），Bake Units if Pink：烘烤零件，如果变粉红。 Chang Desiccantif pink：换干燥剂如果变粉红。Discard if Circles Overmm：如果色环有被润湿扩散的现象，则报废处理。 Avoid Metal Contact：避免接触金属。 依据JEDEDJEP113标准。MSID标签要贴在包装箱的最底层，警告贴纸贴在防潮袋的表面。
6.3.3.2 6 级湿敏元件没有用防潮袋包装海运的都必须要附 MSID 标签和警告贴纸在运输容器的底层 6.3.3 1 级湿敏元件用于 235℃回焊的必须要附警告贴纸标注最高适用回焊温度。警告贴纸必须贴在防潮袋上（如果使用）或者附在运输容器的最底层。1 级敏感元件用于 220℃回焊无需任何湿度贴纸。 6.3.4shelf life（防潮包装后正常存储时间） 使用防潮包装后的预计存储时间在 40℃ / 90%RH 并且空气流动良好的环境下不得少于 12 个月 7.烘烤 以下各表为湿敏元件烘烤条件与时间的关系 表 2：用户，使用者烘烤（此时间不计算在 floor time 内） 条件：参考湿度在〈60%RH（含）的周边湿度条件下 包装厚度  湿敏等级  125℃条件烘烤  40℃ 〈5%RH 烘烤 2a  4h  5days 警告贴纸样图  湿敏等级贴纸样图 不大于 1.4mm 3 4 5 5a 7h 9h 10h 14h 11days 13days 14days 19days 不大于 2.0mm 2a 3 4 5 5a 18h 24h 31h 37h 48h 21days 33days 43days 52days 68days 不大于 4.0mm 2a 3 4 5 5a 48h 48h 48h 48h 48h 67days 67days 68days 68days 68days 表 3：供应商烘烤在〈60%RH 湿度环境下，MET（供应商露空时间）=24hours 包装厚度  湿敏等级  125℃条件烘烤  150℃条件烘烤 不大于 1.4mm
7.1 工厂环境要求 7.1.1 暴露时间 湿敏元件在工厂只可暴露在〈 60%RH 的环境下，在此环境下无论暴露时间多长都是可以通过高温或低温烘烤后使用或出货。 7.1.2 最短时间 任何湿度敏感元件在在不超过 30℃/60%RH 的环境条件下暴露不超过 8 小时的都可以在室温条件下通过干燥剂干燥。要通过此方式干燥零件，最少要 5 倍的暴露时间。 7.1.2.1 干燥包装 在重新放置干燥剂后，在已有的干燥包装内零件包装可以再封口。只要干燥剂暴露在空气中的总共时间少于 1 小时，这些干燥剂是可以再度使用的。 7.1.2.2 干燥箱 也可使用干燥箱包装零件，这种箱子要求可以维持内部环境在 25±5℃，且湿度〈 10%RH。有可能用到氮气或干燥气体。 7.2 烘烤一般要求 7.2.1 耐高温容器 如果厂家无特殊说明，我们默认这些装载零件的包装容器是可以以 125℃的高温来烘烤零件的。例如，高温 tray 盘。 7.2.2 低温容器 任何使用低温包装容器装载零件的，零件不可以和这些容器一起在高于 40℃的条件下烘烤，如果需要高温（）40℃）烘烤，必须要把零件取出到耐高温容器内烘烤，在转回到原包装容器内。 7.2.3 纸和塑胶 在烘烤前必须要把纸和塑胶物件（如纸箱，泡沫，塑胶皮等）挑出。管塞和 tray盘带也必须挑出在高温 125℃烘烤时。 7.2.4 烘烤时间 烘烤时间按所有零件均达到要求温度时开始计算 7.2.5 ESD 保护 ESD 作业防护需遵守 EIA625，使用真空吸笔作业时要求高湿度这点必须执行。例如，在烘烤零件后的环境内空气十分干燥，此时要尤其注意 ESD 防护，保持高湿度的空气。 7.2.6 包装容器的再用 在再用这些包装容器前要对这些材料的规格做出合适的考量 7.2.7 焊接风险 7.2.7.1 氧化风险 烘烤零件可能会导致零件氧化影响焊接从而造成各种各样的 PCBA 焊接品质问题，为考虑到焊接，零件烘烤的时间和温度必须要控制。如厂家无特殊说明，一个零件只允许一个烘烤循环，如果非要进行第二次烘烤，这个时候要和供应商谈谈。 7.2.72 包装容器的除气作用风险 必须要注意包装容器的除气作用是否能保证不影响焊接 8.使用 MBB 一旦打开，floor life 就开始计算，如果在规定时间内没有使用，即必须依照第 7 章作业。 8.1 来料检验 8.1.1 包装检验 IQC 检验需要检查警告贴纸或条码贴纸上的材料封包日期，包装袋是否有穿孔，或包装袋有开包过，如果有开包过，以 HIC 作判定依据作业 8.1.2 零件检验 IQC 开包检验零件后，如果在 40℃/60%RH 的条件内暴露少于 8 小时，要么附上火星干燥剂重新包装：要么在室温干燥的环境下 5 倍时间，使其自然干燥后再包装 8.2 floor life 下表为 30℃/60%RH 的条件内的不同湿敏级别元件的 floor life 表。另，如果零件暴露在空气时间大于 1 小时，按 7.1 作业 表 4 湿敏等级  工厂 floor life〈30℃/60%RH 1  不做管控只要〈30℃ /85%RH 2  1year 2a  4year 3  168hours 4  72hours 5  48hours 5a  24hours 6  使用前必须烘烤，并在标签规定的时间内过炉 8.3 安全储存 安全储存是指合理控制零件烘烤湿度使得其 floor life 为 0。2 到 5a 级别的安全储存环境如下 8.3.1 干燥包装 使用 MBB 干燥包装的零件依 6.3.4 作业必须保证其预计正常储存时间有 12 个月（从其包装之日算起），其保值储存期标注于警告贴纸或条码贴纸上。 8.3.2 干燥空气 零件有可能储存在干燥大气的阁子内，这些阁子要球能保持 25±5℃ 且〈10%RH的环境条件。 8.4 回焊 回焊包括批量回焊和单个零件贴装，拔除和重工 8.4.1 零件在 MBB 开包以后，必须彻底完成全部的高温回焊制程，包括重工，预计 floor life，重新打包，或依 7.1.2.2 条款存放在干燥的阁子里。如果 floor life 或工厂环境超标了，依 8.5.2 作业， 8.4.2 在回焊的过程中，零件本体的温度不可高于其警告贴纸上标注的温度值。回焊过程中的零件本体温度将直接影响零件的可靠性。 注意 1:零件在 IR 中的温度是不同于锡的，同时不同零件不同区域也大不相同，所以在测量的时候要注意分开测量 注意 2：在很多时候，零件本体被加热到了 220℃以上，而这个温度又超过了规定温度，那么湿气，温度，时间就可能要超出范围，这个时候要请教一下供应商。 8.4.3 在回焊的温度的标准要求是 JESD22-A113 。回焊过程中的零件本体温度是最重要的制程参数，回焊时间和温度斜率也是非常重要的参数，都会影响零件的可靠性。 8.4.4 如果通过多个回焊制程，务必要注意湿敏元件的的 floor life 是否会超时。 注意：多回焊制程中，有使用需清洗助焊剂的，在炉后会有水洗的过程，此时会有较多的水份会残留，这是必须考虑的潮气源，将产生新的风险。 8.4.5 每个零件最多可过 3 个回焊制程，、如果非要过多于 3 个的制程，那么这个时候请联系厂商讨论。 8.5 干燥指示 8.5.1 干燥包装内的过高的湿度 干燥包装内的湿度是由 HIC 来指示的。因为漏放干燥剂，MBB 破裂，存储过期等原因，HIC 都会变色，此时我们通过 HIC 的指示作业减少因零件受潮而产生的制程不良。HIC 一从 MBB 取出就要立刻读数。更确切的说，要在23±5℃ 8.5.1.1 如果 HIC 10%RH 的色环仍然是蓝色，表明零件仍然干燥，在包装的时候换一包活性干燥剂。 8.5.1.2 如果 8%RH 色环变粉红，10%RH 色环不是蓝色，表明零件受潮了，必须按第 7 章条款烘烤 8.5.2 floor life 或周边环境温湿度超标 8.5.2.1 如果 floor life 或周边环境温湿度超过了表 4 的标准，那么零件必须依照第 7 章条款回焊或安全储存。 8.5.2.2 如果工厂的环境温湿度超过表 4 的标准，零件的 floor life 必须降低。8.5.3 6 级零件 第 6 级零件必须要依标签上的规格来烘烤后在使用 8.6 重工板 如果褪除包装重工，建议采用局部加热的方式，零件本体温度不超过 200℃，这种方法可以使湿气对零件的影响减少到最小。如若本体温度超过了 200℃ ，板子要采用退火重工，零件本体的温度测量要在上部。如果这部分是要再用的，建议要先烘烤再安装使用。在重置的时候不要超出floor life，使用局部加热的方法。 注意：邻近的零件的温度达到 183℃，这样回导致熔锡，产生连锡的风险。 9 工厂环境条件 工厂段 floor life 是工厂环境条件的表现。零件安全保守的以表 4 标准可以存放到其最大的时间，但是环境总是难于控制的，一旦超过了 30℃/60%RH的环境条件，零件受潮。一般是采取通过降低零件暴露在空气中的时间来管控。通过材料的厚度可以估计出湿气的传播速度，从而评估出其floor life。下表理出了 20-90%RH 的湿度，20℃，25℃，30℃的条件下的 floor life。 条件：1 活性传播能= 0.35eV （目前所知最小的） 2  在〈 60%RH 下的传播率= 0.121exp（-0.25eV/KT）mm2（此为 30℃下的最小传播率） 3  在〉60 %RH 下的传播率=1.320exp（-0.35eV/KT）mm2 （ 此为在 30℃条件下的最大值）



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