聊一聊PCB设计中如何处理潮湿敏感性元件

涉及塑料集成电路(ic)潮湿敏感性的情况渐渐地变得越来越坏,这是由于许多工业趋势所造成的,其中包括对用来支持关键通信和技术应用的更高可靠性产品的不断寻求。单单潮湿敏感性元件(msd, moisture-sensitive device)的失效率已经是处在一个不可忍受的水平,再加上封装技术的不断变化。更短的开发周期、不断缩小的尺寸、新的材料和更大的芯片正造成msd数量的迅速增长和潮湿回流敏感性水平更高。最后,诸如bga、csp这类面积排列封装的使用量增长也已经有重大影响。这是因为这些元件倾向于封装在盘带(tape-and-reel)系统中,每个盘带具有大数量的元件。当与ic托盘中的引脚元件比较时,关键的问题是对潮湿暴露的时间更长了。作为行业的代表,pcb设计需要给同行们做出一定的表率,在产品质量上要一路领先才可以。
发外加工的影响
或许最重要的因素是合约制造商与大规模用户化的不断增长。在印刷电路板制造工业中,这变成了高度混合的生产,批量的减少使得装配线上产品转换更多,导致msd的暴露时间增加。每一次smt生产线转换到一个新产品,多数已经装载在贴装机器上的元件必须取下来,造成许多部分使用的托盘和盘带需要暂时储存,以后使用。这样储存的msd在回到装配线和最后焊接回流工艺之前,很可能超过其关键的潮湿含量。因此,在设定和处理期间,必须把暴露时间增加时间到干燥储存时间。
ipcjedec标准
msd的分类、处理、包装、运输和使用的指引已经在工业标准j-std-023中有清楚的定义,这是一个美国电子工业联合会(ipc)与焊接电子元件工程委员会(jedec)联合出版物。该文件在1999年发行,主要统一和修订了两个以前的标准:ipc-sm-786和jedec-jesd22-a112(这两个文件现在都过时了)。新的标准包含许多重要的增补与改动,必须遵循以更新现有的制造系统和程序。
总而言之,该标准要求msd适当地分类、标记和封装在干燥的袋子中,直到准备用来pcb装配。一旦袋子打开,每个元件都必须在一个规定的时间框架内装配和回流焊接。标准要求每一卷或每一盘msd的总计累积暴露时间都应该通过完整的制造工艺进行跟踪,直到所有零件都贴装。适当的材料补给应该有效的减小储藏、备料、实施期间的暴露时间。另外,该标准还提供灵活性,以增加或减少最大的生产寿命,这一点是基于室内环境条件和烘焙时间。
制造程序综述
虽然在一个规定的生产寿命内装配msd的原则听起来象是一个直截了当的要求,但是在生产环境中的实际实施总是有挑战性的。因为标准有时被误解(并且没有简单的按照要求去做的方法),在工厂与工厂的实际制造程序之间存在很大的差别。例如,还有根本没有成文的制造程序来跟踪和控制msd相反,有些已经建立一些非常麻烦的系统,消耗许多时间和能量,生产操作员几乎不可能跟随。
在这些极端之间,大多数都以许多的假设条件,建立可行的简化的工作程序。可是,这样又造成在装配那些需要烘焙的元件时也把不需要的给一起烘焙了。第一种情形将影响材料的可获得性、可焊性,和导致昂贵元件的浪费。其它情况将影响到最终产品的可靠性。不幸的是,在许多组织中,msd的工作程序是许多年以前建立的,没有定期修订。元件、产品混合、材料供给、装配工艺、设备和标准的变化都不能反映出来,因此其有效性大打折扣。
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