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淺談PCB設計中處理潮濕敏感性元件

2017-12-04 | rar | 0.4 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

涉及塑料集成電路(IC)潮濕敏感性的情況漸漸地變得越來越壞,這是由于許多工業(yè)趨勢所造成的,其中包括對用來支持關鍵通信和技術應用的更高可靠性產品的不斷尋求。單單潮濕敏感性元件(MSD, moisture-sensitive device)的失效率已經是處在一個不可忍受的水平,再加上封裝技術的不斷變化。更短的開發(fā)周期、不斷縮小的尺寸、新的材料和更大的芯片正造成MSD數(shù)量的迅速增長和潮濕/回流敏感性水平更高。最后,諸如BGA、CSP這類面積排列封裝的使用量增長也已經有重大影響。這是因為這些元件傾向于封裝在盤帶(tape-and-reel)系統(tǒng)中,每個盤帶具有大數(shù)量的元件。當與IC托盤中的引腳元件比較時,關鍵的問題是對潮濕暴露的時間更長了。
  發(fā)外加工的影響
  或許最重要的因素是合約制造商與大規(guī)模用戶化的不斷增長。在印刷電路板制造工業(yè)中,這變成了“高度混合”的生產,批量的減少使得裝配線上產品轉換更多,導致MSD的暴露時間增加。每一次SMT生產線轉換到一個新產品,多數(shù)已經裝載在貼裝機器上的元件必須取下來,造成許多部分使用的托盤和盤帶需要暫時儲存,以后使用。這樣儲存的MSD在回到裝配線和最后焊接回流工藝之前,很可能超過其關鍵的潮濕含量。因此,在設定和處理期間,必須把暴露時間增加時間到干燥儲存時間。
  IPC/JEDEC標準
  MSD的分類、處理、包裝、運輸和使用的指引已經在工業(yè)標準J-STD-023中有清楚的定義,這是一個美國電子工業(yè)聯(lián)合會(IPC)與焊接電子元件工程委員會(JEDEC)聯(lián)合出版物。該文件在1999年發(fā)行,主要統(tǒng)一和修訂了兩個以前的標準:IPC-SM-786和JEDEC-JESD22-A112(這兩個文件現(xiàn)在都過時了)。新的標準包含許多重要的增補與改動,必須遵循以更新現(xiàn)有的制造系統(tǒng)和程序。
  總而言之,該標準要求MSD適當?shù)胤诸悺擞浐头庋b在干燥的袋子中,直到準備用來PCB裝配。一旦袋子打開,每個元件都必須在一個規(guī)定的時間框架內裝配和回流焊接。標準要求每一卷或每一盤MSD的總計累積暴露時間都應該通過完整的制造工藝進行跟蹤,直到所有零件都貼裝。適當?shù)牟牧涎a給應該有效的減小儲藏、備料、實施期間的暴露時間。另外,該標準還提供靈活性,以增加或減少最大的生產壽命,這一點是基于室內環(huán)境條件和烘焙時間。
  制造程序綜述
  雖然在一個規(guī)定的生產壽命內裝配MSD的原則聽起來象是一個直截了當?shù)囊?,但是在生產環(huán)境中的實際實施總是有挑戰(zhàn)性的。因為標準有時被誤解(并且沒有簡單的按照要求去做的方法),在工廠與工廠的實際制造程序之間存在很大的差別。例如,還有公司根本沒有成文的制造程序來跟蹤和控制MSD.相反,有些公司已經建立一些非常麻煩的系統(tǒng),消耗許多時間和能量,生產操作員幾乎不可能跟隨。
  在這些極端之間,大多數(shù)公司都以許多的假設條件,建立可行的簡化的工作程序??墒牵@樣又造成在裝配那些需要烘焙的元件時也把不需要的給一起烘焙了。第一種情形將影響材料的可獲得性、可焊性,和導致昂貴元件的浪費。其它情況將影響到最終產品的可靠性。不幸的是,在許多組織中,MSD的工作程序是許多年以前建立的,沒有定期修訂。元件、產品混合、材料供給、裝配工藝、設備和標準的變化都不能反映出來,因此其有效性大打折扣。
  MSD的標識
  與MSD控制有關的首要問題是拖盤和帶卷的標識,一旦從其保護性干燥袋中取出后,這些有元件的拖盤和帶卷怎樣標識?如果元件不是在干燥袋中收到的,或者如果袋子沒有適當?shù)貥俗R,那么有可能當作非潮濕敏感元件處理的危險。材料處理員和操作員必須有一種方便可靠的方法來確認零件編號和有關的信息,包括潮濕敏感性級別。
  MSD的大多數(shù)都包裝在符合標準JEDEC/EIAJ外形的塑料IC拖盤內。不幸的是,這些拖盤沒有可以貼標簽的表面空間。在多數(shù)情況中,單個的拖盤都非直接地進行標識,用紙或標貼放在貨架、機器送料器、干燥室、袋等。所有數(shù)據(jù)都必須通過不同的步驟從原來的標簽轉移過來。那些在SMT生產線呆過一定時間的人都知道由于跟蹤拖盤包裝的元件所造成的巨大困難,以及由此產生的人為錯誤。
  應當肯定,把標識標簽放在塑料卷盤上是比較容易的??墒?,可用于標貼的表面相差很大(決定于卷盤的設計)。有時卷盤含有大的開口,對于較大的標簽稍微復雜。一個典型的卷盤應該有多個標簽,有整個生產和元件分流周期所要求的各種條形碼和可讀數(shù)據(jù)。因為沒有建立標識的標準格式,裝配者除了所有其它標簽之外有時被迫增加個人標簽,這使得處理這類元件變得非?;靵y。
  因此,當卷盤含有MSD時,它們應該清楚地標識其敏感性級別。盡管如此,甚至但卷盤有適當?shù)臉俗R時,這些信息在卷盤裝載在送料器或裝在貼片機的相鄰送料器時,可能變得不可閱讀。
PCB設計 潮濕敏感性元件
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