IPC-JEDEC-J-STD-033 濕敏零件的烘烤條件

之前我們曾經提過一般的IC封裝零件都需要根據MSL標準,管控零件暴露於環境濕度的時間,以確保零件不會因為過度吸濕在過迴焊爐時發生popcorn(爆裂)或delamination(分層)的後果。這裡我們要再進一步探討,如果MSL零件暴露於大氣濕度超過規範時間該如何處理?

其實,說穿了處理方法只有一種,就是「烘烤」,烘烤可以去除濕氣,就像我們使用洗碗的烘烤機或是洗衣機的烘烤效果一樣,問題是該使用多少的溫度與多少時間,才可以安全且不傷MSL零件,又可以用最短的時間達到去除濕氣的目的?

就如同我們說過的,不同的零件封裝會產生不同的MSL等級,當濕氣進入零件越多,零件因溫度而膨脹剝離的風險就越高,基本上濕度敏感的零件在出廠前都會經過一定時間及溫度的烘烤,然後連同乾燥劑(desiccant)一起加入真空包裝中來達到最低的濕氣入侵可能。







下面的【表一】,為 IPC/JEDEC J-STD-033 針對使用者端使用【濕敏零件】時的烘烤條件。

表一中有定義了不同的MSL等級需採用不同的烘烤條件,對於同一種MSL等級的零件也提供幾種不同的烘烤條件,可以視使用者需要採用。

Table 1. IPC/JEDEC J-STD-033 Bake Conditions for Drying SMD’s at the User Site

Pkg Thickness
封裝零件的厚度

MSL
濕敏等級

Bake @ 125°C
烘烤125°C

Bake @ 90°C/≦5%RH
烘烤90°C/≦5%RH

Bake @ 40°C/ ≦5%RH
烘烤40°C/ ≦5%RH

Saturated @ 30℃/85% RH

at Limit of Floor Life + 72Hr @ 30℃/60%RH

Saturated @ 30℃/85% RH

at Limit of Floor Life + 72Hr @ 30℃60% RH

Saturated @ 30℃/85% RH

at Limit of Floor Life + 72 H @ 30℃/60% RH

≦1.4 mm

2a

5 H

3 H

17 H

11 H

8 D

5 D

3

9 H

7 H

33 H

23 H

13 D

9 D

4

11 H

7 H

37 H

23 H

15 D

9 D

5

12 H

7 H

41 H

24 H

17 D

10 D

5a

16 H

10 H

54 H

24 H

22 D

10 D

2.0 mm

2a

21 H

16 H

3 D

2 D

29 D

22 D

3

27 H

17 H

4 D

2 D

37 D

23 D

4

34 H

20 H

5 D

3 D

47 D

28 D

5

40 H

25 H

6 D

4 D

57 D

35 D

5a

48 H

40 H

8 D

6 D

79 D

56 D

4.5 mm

2a

48 H

48 H

10 D

7 D

79 D

67 D

3

48 H

48 H

10 D

8 D

79 D

67 D

4

48 H

48 H

10 D

10 D

79 D

67 D

5

48 H

48 H

10 D

10 D

79 D

67 D

5a

48 H

48 H

10 D

10 D

79 D

67 D

下面的表【二】, 為 IPC/JEDEC J-STD-033 針對零件生產廠商出廠零件的烘烤條件規定。

表二中有定義濕敏零件在其製造工廠出廠時,需針對不同MSL等級的零件,採用不同的烘烤條件,這裡對於同一種MSL等級的零件提供了兩種烘烤條件,可以視使用者需要採用。

Table 2. IPC/JEDEC J-STD-033 Bake Conditions Prior to Dry Packing SMD’s at the Manufacturer’s Site

Package Thickness
封裝零件的厚度
MSL
濕敏等級
Bake @ 125C
125°C烘烤
Bake @ 150C
150°C烘烤

1.4 mm

2a

3

4

5

5a

8 Hours

16 Hours

21 Hours

24 Hours

28 Hours

4 Hours

8 Hours

10 Hours

12 Hours

14 Hours

2.0 mm

2a

3

4

5

5a

23 Hours

43 Hours

48 Hours

48 Hours

48 Hours

11 Hours

21 Hours

24 Hours

24 Hours

24 Hours

4.5 mm

2a

3

4

5

5a

48 Hours

48 Hours

48 Hours

48 Hours

48 Hours

24 Hours

24 Hours

24 Hours

24 Hours

24 Hours


延伸閱讀:
關於MSL常見的問題
封裝濕敏零件烘烤常見問題整理
JEDEC J-STD-033B第四章節-乾燥(中文翻譯)
Moisture Sensitivity Levels (MSL)濕度敏感等級解說 J-STD-020




訪客留言內容(Comments)

電子製造,工作狂人 您好 ,
謝謝你提供了一系列的好文…讓我增進知識….
在此,有個問題欲請教,請給予意見….
1. 一般實務上,是否有廠家進行實驗,調整溼度及溫度(表一表二)以縮短烘烤時間並降低成本? (網路上我沒有找到相關討論或文獻,如果有,可否提供參考?)
2. 當調整溼度及溫度,又該注意哪些影響因素? 原材料….

黃曉芳;
基本上IPC的這些規定是以較差的情況來定義的,我知道有些SMT製造工廠會縮短烘烤的時間,以加快工程的運行,但基於品質立場,我個人不建議縮短烘烤時間,因為我們擔不起品質的失誤而引來更大的報廢,何況IPC已經提供125°C的正常與150°C的較短烘烤時間了,實在沒有必要為了節省那麼一點點時間而冒品質的風險。
另外,當你要縮短烘烤時間時,你還得想想要如何說服你自己與別人或是客戶,你的烘烤時間縮短是有可考有根據的?

工作熊你好,
讀了關於你的文章後,讓我知道了BGA的最低烘烤條件
但是我現在遇到了一個問題,就是關於BGA烘烤時間的上限有無規定
因為我們的加工廠她會為了作業方便而把所有BGA放在同一烤箱內一直烘烤
有些會長達三天之久
有沒有甚麼規範說明烘烤時間的上限

以上 煩請解答

謝謝

kevinliu;
建議你問一下BGA的供應商,看看他們家的BGA有無烘烤上的限制。
另外,你們的加工廠這樣作業後(三天烘烤後)有出現什麼問題嗎?

目前是沒有甚麼問題啦…只是它們的SOP中明訂了烘烤的時間及溫度,可是我們的IPQC去稽核時發現了她們並沒有照SOP走…而是都放在烤箱內~有要用在拿出來…所以有些就會放到三天….所以我才會想說有沒有甚麼規範…或是烤太久後會有甚麼影響嗎??

煩請指教

Kevin;
基本上東西在高溫下烤太久都是不好的,因為水分完全被蒸發掉了,所以有些塑膠會變脆,就像是物品長時間曝曬在陽光下會變質一樣,當然陽光另外含有紫外線。我的建議是既然你的代工廠有SOP,你可以糾正他們為何沒有依照SOP來進行?如果他們堅持一定要烘烤三天,就請他們提出說明,合理就接受,不合理就再議。

恩~瞭解
感謝你詳盡的解釋
^^

謝謝你的回覆~
我會再與主管討論討論…

請問工作狂人大大:
請問若BGA零件拆封後直接放至防潮箱裡作儲存(23±5℃、30±10%),待有需求時再從防潮箱拿出來使用,這樣的保存方式是否還需要重新作烘烤?
還請解答,謝謝.

KK;
放置於防潮箱裡作儲存,基本上就跟放在真空的密封袋一樣,你只要從防潮箱拿出來就形同從密封袋拿出來一樣,其條件可以參考這篇文章http://www.researchmfg.com/2010/08/ipc-jedec-j-std-20-msl-classifications/

您好!
请教一问题,
MSL元件暴露时间超过level要求的时间,一般能够烘烤多少次,后不再烘烤直接报废.(例如已经烘烤过一次)

Wuduofang;
目前我沒有這樣的經驗耶!基本上要零件大多只會烘烤一次而已‧烘烤太多次就要看狀況了。但這是個可以研究的主題。

您好:
請問在 material 捲盤或包裝上 label 所 show 之 LBL 其意義與 MBL 是否相同(因為其 LBL 所標示的值為 2A, 4A等).煩請協助解答,謝謝您.

Jaron;
不知道沒有照片可以讓我判斷你的LBL或MBL是什麼意思,關於濕敏等級,我只知道MSL耶!

IC 膠體所使用的Compound 經過高溫(>Tg玻璃轉化溫度) 會造成材料的變質

IMC 經過高溫也會讓電子遷移速度加快 ,IMC孔洞增加後 會讓Bond容易脫離
形成 Open 隨溫度與時間的增加 發生機率增加

IC 產品的電性也會隨溫度及時間產生資料的流失

所以高溫越久 不代表對產品越好….

需要烘烤的部份 在於上板時 不要因為水氣產生異常.

這些看法及見解給了我一個更明確的方向。
感謝!

工作狂人 您好
請問TSSOP24L 7.8*4.4的封裝體是否需要烘烤?
一般這種產品的包裝方式是Tube裝,此Tube一般無法耐溫烘烤
請教達人 您的經驗是否有其它方式 讓它可以烘烤 或者 讓它可以免除烘烤?
謝謝

Erica;
在回答你這個問題之前要先跟你解釋「零件為何要烘烤?」,零件烘烤的目的在去除零件的內部濕氣,以避免零件經過迴流焊(reflow)時產生分層或爆米花的問題。所以原則上只要是採用封裝的零件(一般指IC零件),特別是需要通過迴流焊(reflow)的封裝零件,只要有受潮的疑慮,都應該要重新烘烤。
我會建議你查看一下你的SSOP來料包裝上面應該有標示MSL等級,只要依照MSL等級來處理就可以了。另外,一般的IC真空包裝上都會標示其捲帶、Tray盤還是管狀包裝是屬於可以高溫或只能低溫烘烤的材料,如果沒有標示,一般來說是屬於高溫,但為了避免憾事發生,還是建議你先做實驗,烘烤時管狀包裝的橡皮塞也必須要取下來。

請問雄大~PCB的烘烤標準為何?目前我司有兩派說法(一派是用IPC-33B濕敏元件烘烤標準)另一派是(IPC TR-462-1987帶保護性塗層印製板長期貯存的可焊性評價)不知雄大那邊是否有資料可循?
謝謝!

小c;
我沒有IPC TR-462-1987文件,所以不知道它的烘烤條件為何,但建議你可以想想板子為何需要烘烤?目的何在?再來看看應該要遵照那一份標準。其實也不一定要按照別人的標準,也可以自己定義。

熊先生:
請問一下
MSL烘烤時間是按照封裝零件的厚度做判斷
像是BGA的零件
他的零件厚度是含帶錫球的總厚度嗎?
還是只有本體不含錫球?

Judy;
一般來說是不計算錫球的厚度。

熊先生:

請問IC零件過期如何處理?

johnson;
IC零件過期後還如果必須使用,
1. 應該要依照MSL濕敏零件的要求作烘烤。這個目的是去除零件中的濕氣,以防止零件經回流焊高溫時出現零件分層的問題。
2. 還要加測零件的焊錫性,確認零件能不能吃錫。

如同你所言
不含bga球體
請問有任何文獻資料嗎?

Judy;
麻煩自己找一下IPC-JEDEC-J-STD-033 與 IPC-JEDEC-J-STD-020 看看吧!我不確定裡面有沒有規定這麼細!

iC除了放久有濕氣以外,還會產生ic內層結構上問題嗎?

你的問題要先看IC的儲存環境而定。
很好玩,陽光、空氣與溼氣是生物生存的三大要素,可是卻是傷害物品的三大殺手,另外還要加高溫。
基本上所有的物品一旦被製造出來就會開始受到環境影響而變化,一般是外壞的方向變化。
回到你的問題,要檢視IC出了什麼問題,然後推測可能的原因。
想要從什麼東西會產生IC內層結構問題,就像是天馬行空範圍太大了。

未拆封ic存放有依照條件包裝,期間超過除了照條件烘烤
IC零件過期要依照MSL濕敏零件的要求作烘烤。這個目的是去除零件中的濕氣,以防止零件經回流焊高溫時出現零件分層的問題,會再加測零件的焊錫性,確認零件能不能吃錫以外就不會再產生ic裡面PCB線路問題嗎?

感謝回覆!

未拆封ic存放有依照條件包裝,期間超過除了照條件烘烤
IC零件過期要依照MSL濕敏零件的要求作烘烤。這個目的是去除零件中的濕氣,以防止零件經回流焊高溫時出現零件分層的問題,會再加測零件的焊錫性,確認零件能不能吃錫以外就不會再產生ic裡面PCB線路問題嗎?

根據大部分的使用經驗回答是【不會】,以現在的IC設計及製造,損害線路的機率很小,請注意操作中的ESD防護很重要。
可是你一再這麼確認,表示你有疑慮,因為你一直沒有說出你真正的問題點,所以一切只是猜測,這些回答也都僅供參考。

焊料填充延伸至元件本體頂部,會有甚麼影響嗎

這要看是什麼零件才能做決定。

如smt的0204電容零件再焊料填充延伸至元件本體頂部,會有甚麼影響嗎

就我的了解0402電容只要不造成短路及影響功能,焊料覆蓋到本體頂部是沒有關係的。
但是0402已經是很小的零件了,真的要避免短路的危險。

想請問一下lv3的車間時間是168hrs lv3條件是30度C 60%RH 192hrs
少了24hrs 是有什麼用途嗎?

nide5270,
MSL等級3 (level 3),如果零件暴露在攝氏溫度30°C與60%濕度以內的環境下,那麼其暴露的總時間就不可以超過 192小時 (其中需扣除IC半導體廠商的 24小時的曝露時間,所以SMT表面貼著廠就只剩下168小時(=192-24)的車間時間了),也就是說對於等級3的IC從真空包裝中取出後,就必須在168個小時內打件並過完Reflow (回流焊)。如果不能在規定時間內過完 Reflow,就必須要重新真空包裝,最好是重新烘烤後再重新包裝,因為重新烘烤後的時間就可以歸零重算 。如果超過規定時間,則一定要重新烘烤後才能使用。

你好~ 為什麼其中需扣除IC半導體廠商的 24小時的曝露時間?
暴露是什麼意思?為什麼會需要暴露? 謝謝你~

nide5270;
IC廠做好IC封裝後並不會馬上做乾燥包裝,原則上會在24小時內包裝,但這24小時的時間就必須從原來的時間扣掉。
請自己查詢國語字典關於「暴露」的意思。

你好, 想請問關於MSL等級的規範, 如果我手上的產品規格書標示須為MSL6, 但是J-STD-033中只有標示到LEVEL 5a, 請問是還有其他規範中才會提到level 6的烘烤條件嗎? 都查不太到….謝謝!!

Lisa,
MSL6請要求供應商提供資料,一般應該要印刷在標籤上。


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