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pcb雙面打樣公司:pcb設計如何處理潮濕敏感性元件

  在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。



  發外加工的影響

  或許最重要的因素是合約制造商與大規模用戶化的不斷增長。在印刷電路板制造工業中,這變成了“高度混合”的生産,批量的減少使得裝配線上産品轉換更多,導致MSD的暴露時間增加。每一次SMT生産線轉換到一個新産品,多數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,以後使用。這樣儲存的MSD在回到裝配線和最後焊接回流工藝之前,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幹燥儲存時間。

  IPC/JEDEC標准

  MSD的分類、處理、包裝、運輸和使用的指引已經在工業標准J-STD-023中有清楚的定義,這是一個美國電子工業聯合會(IPC)與焊接電子元件工程委員會(JEDEC)聯合出版物。該文件在1999年發行,主要統一和修訂了兩個以前的標准:IPC-SM-786和JEDEC-JESD22-A112(這兩個文件現在都過時了)。新的標准包含許多重要的增補與改動,必須遵循以更新現有的制造系統和程序。

  總而言之,該標准要求MSD適當地分類、標記和封裝在幹燥的袋子中,直到准備用來PCB裝配。一旦袋子打開,每個元件都必須在一個規定的時間框架內裝配和回流焊接。標准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。適當的材料補給應該有效的減小儲藏、備料、實施期間的暴露時間。另外,該標准還提供靈活性,以增加或減少最大的生産壽命,這一點是基于室內環境條件和烘焙時間。

  制造程序綜述

  雖然在一個規定的生産壽命內裝配MSD的原則聽起來象是一個直截了當的要求,但是在生産環境中的實際實施總是有挑戰性的。因爲標准有時被誤解(並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,消耗許多時間和能量,生産操作員幾乎不可能跟隨。

  在這些極端之間,大多數公司都以許多的假設條件,建立可行的簡化的工作程序。可是,這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産品的可靠性。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、産品混合、材料供給、裝配工藝、設備和標准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,一旦從其保護性幹燥袋中取出後,這些有元件的拖盤和帶卷怎樣標識?如果元件不是在幹燥袋中收到的,或者如果袋子沒有適當地標識,那麽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的大多數都包裝在符合標准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、幹燥室、袋等。所有數據都必須通過不同的步驟從原來的標簽轉移過來。那些在SMT生産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,以及由此産生的人爲錯誤。

  應當肯定,把標識標簽放在塑料卷盤上是比較容易的。可是,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複雜。一個典型的卷盤應該有多個標簽,有整個生産和元件分流周期所要求的各種條形碼和可讀數據。因爲沒有建立標識的標准格式,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常混亂。

  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,甚至但卷盤有適當的標識時,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。

  不跟蹤暴露時間的危害

  或許最壞的情況就是,一些裝配制造商依靠其材料補給系統(剛好及時[JIT]/早進早出[FIFO])來保證所有元件都將在所規定的時間限制內裝配。這在過去是可以忍受的,但是現在,元件技術的不斷變化和不斷增加的生産混合度使得這成爲一個非常危險的情況。事實上,大多數裝配制造商不知道元件暴露多長時間和MSD超過其最大生産壽命有多頻繁,因爲這些信息沒有跟蹤。

  實際的危險水平可以用一個實際的例子來說明:假設一個卷盤含有850個BGA,一個産品要求每板一個零件。象大多數PBGA一樣,該零件被分爲第四級,生産壽命爲72小時。這意味著當卷盤裝上貼片機之後,生産線的平均運行速度必須超過每小時12塊板,一天24小時,不能中斷地三個整天在期限來到之前將所有元件貼裝完。然後加上零件在SMT生産線設定期間的暴露時間(希望不要有預先將MSD准備在送料器上),和其它常見的情形,如生産計劃的變化、缺料、停機等情況。最後,在多數生産環境中,每天有一次以上的産品轉換,造成多次的設定。那麽有關的暴露時間將會延長,因爲同一個卷盤要從貼片機上下多次。當考慮所有的暴露因素時,很明顯大量的MSD在回流焊接之前將超過其規定的生産壽命。