濕敏器件的干燥 – 深圳市洲僑創新除濕技術有限公司
(解讀最新版IPC/JEDEC J-STD-033D標準中對MSD烘烤條件規定）
一、前言：
眾所周知，受潮的濕敏器件（以下簡稱“MSD”）在過回流焊高溫作用下會發生壓力損傷甚至爆米花現象；相比較直接可以發現的爆米花現象，壓力微損傷的破壞力更大，因為這是一種隱形的問題，這種損傷可以在成品一段時間后才會顯現。所以它直接大幅降低成品的可靠性或者壽命，對于一個企業而言，聲譽也會受到影響。所以大家都會將受潮的MSD干燥后再過回流焊，以避免發生這樣的品質或者可靠性問題。不過事實上，不正確的MSD干燥方式會帶來更多問題，了解這些細節的人并不多。不正確的MSD干燥方式會導致干燥程度無法達至安全范圍，從而無法避免受潮帶來的損傷，甚至還會加速產品表面氧化，大幅降低可焊性，產生更多問題。
所以認識并且重視IPC/JEDEC J-STD-033D標準中對MSD的干燥或者重置其車間壽命是非常重要。
二、MSD的干燥方式：
參照IPC/JEDEC J-STD-033D標準中對MSD濕敏器件的再干燥方式依舊主要有三種：
① 100~150℃高溫烤干
② 40~90℃；≤5%RH中溫超低濕烘干
③ 常溫超低濕干燥
細心的用戶會發現，跟之前的033標準比較，新版的033D標準，將全溫度的干燥都明確了濕度的要求為≤5%RH，所以由此定義，可以明確，沒有濕度控制的高溫干燥烘箱已經不能應用于濕敏器件的干燥工藝。
這項變動主要來自兩個方面：
1. 烘箱是半開放環境，高溫時雖然理論上相對濕度應該很低，但是因為跟外部環境有接觸，外部濕度就可能滲透進入烘箱的內部，所以即使超過100℃的高溫環境也需要監控內部濕度變化。
2. 高溫干燥到冷卻取出的整個過程應該全程維持5%RH以下的濕度環境，否則無法保證取出時“車間壽命”歸零。
當然從溫度來講，從高溫到低溫的應用，主要適合如下條件：
1. 150℃@≤5%RH的烤干方式不合適再烘烤工藝。一般為半導體供應商包裝前可選用的烘烤條件，對于SMT企業并不適用。
2. 100~125℃@≤5%RH烤干的時間較短，一般可用于耐高溫，同時又不容易發生氧化的MSD的干燥。考慮到125℃烤干過程會因為氧化降低器件可焊性，所以并不建議超過120℃以上的干燥條件。（見第三部分）
3. 對于40~90℃@≤5%RH中溫超低濕烘干，優點是安全性最高，沒有氧化風險和高溫應力傷害，缺點是烘烤時間比較長，一般適合少量濕敏器件超“車間壽命”情況的下的再烘干工藝。
4. 常溫≤5%RH濕度干燥，車間壽命的重置，應用條件是有明顯限制的，一般常用于未受潮器件的防潮存放。即工廠經常開關門，動態濕度波動條件下的，車間壽命停滯管理。
三、MSD器件干燥風險
1. 濕度未達到5%RH以下的加熱烘干，其結果很可能是在進一步加濕！
由以上列表清晰可以看出，相對濕度不變，溫度越高車間壽命越短，20℃@60%RH的車間壽命是12天，但是當溫度上升至35℃時，同樣60%RH濕度，車間壽命就只剩下6天了，即溫度上升15℃，吸濕速度快了一倍。相應的，溫度繼續上升，吸濕速度就會進一步加倍。所以當用戶用普通沒有濕度控制的高溫烘箱烘干器件時，很可能在進一步加濕已經超標的濕敏器件。
2. 高溫干燥時的氧化風險
這項在標準中4.2.7.1條有著明確的說明，即90℃以下沒有氧化時間限制，90~125℃干燥不能超過96小時，125℃以上不能進行再干燥（除非供應商確認下的特殊情況）。所以考慮到氧化造成的可焊性降低問題，標準明確了，建議用戶盡可能在90℃以下干燥。
3. 干燥過程中斷風險
干燥過程中，如果用戶需要開關箱門造成溫濕度的波動，即算作干燥過程的中斷，如果發生中斷，只需要確認烘箱的溫濕度可以在15分鐘內恢復到設定的值即可被忽略，否則需要累加到總的烘烤時間中去，由于烘箱內物料種類多，批次多，所以需要確保烘箱有能力在15分鐘內恢復，否則時間管控非常困難。
結束語：
濕敏器件的管控可能對于整個生產工藝而言是很小一部分，但濕敏傷害卻可以非常嚴重，大部分受到損傷的器件在出廠時未必會被發現，在其成品以后會嚴重影響成品的品質和可靠性。如果我們多一份關注，更重視一些，很多品質問題是可以避免的。關注濕敏器件的管控，就是關注企業的生存與發展。