非密封表麵器件在可(kě)靠性試驗前的預(yù)處理(lǐ)
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發布日期: 2020.08.03
1、範圍
GB/T4937的本部(bù)分規定了非密(mì)封(fēng)表麵安裝器(qì)件(SMDs)在可靠(kào)性試驗前預處理的標(biāo)準程序。
本部分規定了SMDs的預處理流程。
SMDs在進行規定的室內可靠性試驗(yàn)(鑒定/可靠性監測)前(qián),需按本(běn)部分所規定的流程進行適當的預處(chù)理,以評估器件的長期可(kě)靠性(受焊接應力的(de)影響)。
注(zhù): GB/T 4937. 20和本部分中的潮濕誘導應力敏(mǐn)感度條件(或潮濕敏感度等級(MSL) )與實際使用的再流焊條件之間的(de)關係依賴於半導體器件承製方的溫度測量。因此(cǐ),建議在裝配過程(chéng)中,實時監控溫(wēn)度的潮濕(shī)敏感SMD封裝頂麵的溫度,以確(què)保其溫度不超過元件評估溫度。
2、規範性引(yǐn)用文件
下列文件對於本文件的應用(yòng)是必不可(kě)少的。凡是注日期的引用文件,僅注(zhù)日期的版本適用於本(běn)文(wén)件。凡是不注日期(qī)的引用文件,其新版本(包括所有的修改單)適用(yòng)於本文件。
GB/T4937.20-XXXX半導體器件-機械和氣候試驗方法-第20部分(fèn):塑(sù)封表麵安裝器(qì)件的耐潮濕和(hé)焊接熱綜合影響(xiǎng)(IEC 60749-20: 2008, IDT)
GB/T4937.25-XXXX半導體器件-機械和氣(qì)候試驗方法-第25部分:溫度循環(IEC60749-25:2003,
IEC 60749-4半導體器件-機械和氣候試驗方法-第4部分:強加(jiā)速穩(wěn)態濕熱試驗(yàn)(HAST )
( Semiconductor devices. -Mechanical and climatic test methods- -Part 4:Damp heat, steadystate, highly accelerated stress test (HAST) )
IEC 60749-5 半導體器件-機械和氣候試(shì)驗方法-第(dì)5部分:穩態溫濕度偏置壽命(mìng)試驗
( Semiconductor
devices. -Mechanical and climatic test me thods -Part 5:Steady- -statetemperature humidity bias life test)
IEC 60749-11 半導體器件-機械(xiè)和氣候試驗方法-第11部分(fèn):快(kuài)速溫度(dù)變化一雙液槽(cáo)法
( Semiconductor devices -Mechanical and climatic test methods -Part 11 :Rapid change oftemperature-
Two-fluid-bath method)
IEC60749-24半導體(tǐ)器件-機械和氣候試驗方法-第24部分:加(jiā)速耐濕(shī)無偏置強加速應力(lì)試驗
(Semi conductor dev ices -Mechanical and climatic test me thods -Part 24:Accelerated mois tureresi stance-Unbiased HAST)
IEC 60749-33 半導體器件-機(jī)械和氣候試驗方法-第33部(bù)分:加速耐濕-無偏置高壓蒸煮(zhǔ)
( Semi conductor devices- -Mechanical and cl imatic test me thods -Part 33 :Accelerated mois tureresi s tance-Unbiased autoc lave)
3、總則
焊(hàn)接熱試驗會使SMDs中潮氣(SMDs在存貯期間吸收的)氣壓升高,從而導致SMDs塑(sù)料封裝破裂和(hé)電氣性(xìng)能失效。本部(bù)分是通過模擬貯(zhù)存在(zài)倉庫或幹燥包裝環境中SMDs吸收的潮氣,進而對(duì)其(qí)進行耐焊接熱性(xìng)能的評價。
4、試(shì)驗設(shè)備和材料
4.1恒溫恒濕試驗箱
恒溫恒濕試驗箱應能在85℃/85% RH (相對濕度)、85℃/60% RH、85℃/30% RH、30℃/70% RH和30℃/60%RH下工作。在恒溫恒濕試驗箱工作區域內,溫度容(róng)差為±2℃,相對濕度容差為土3% RH。
4.2焊接設備
焊接設備應包含以下設備:
a)100%對流再流焊係統:再流(liú)焊首選設備,能提供本(běn)部分(fèn)要求的再流焊曲線;
b) 氣相再流焊(VPR) 室(shì):使用合適的液體,能在215℃~219
℃和(或) 235℃±5℃下工作。該室能在不損壞水汽覆蓋層的前提下加熱封裝,且(qiě)能再次冷凝水汽,從而降低氣相焊接液體的(de)損失(shī)。氣相焊接液體應在上述規定的合適溫度下汽化;
c) 紅外(IR) /對(duì)流再流焊設備:應能提供本部分要求的再(zài)流焊曲(qǔ)線。推薦使用紅外加熱空氣,不應直接(jiē)作用於試驗(yàn)樣品;
d) 波峰焊接設備:應能維持GB/T 4937. 20- XXXX中5. 4.4規定的(de)條件。
注(zhù):潮(cháo)濕敏感條件(分級)試(shì)驗結果取決於封裝殼(ké)體溫度,而(ér)不是電路板或引線溫度。對流和氣相再(zài)流焊比紅外更具可控性和(hé)重複性。當氣相再流焊、紅外/對流和對(duì)流之間存在衝突時,應以對流結果為準。
4.3光學顯微鏡
光學(xué)顯微鏡(40倍,用於外部目檢)。.
4.4電(diàn)學測試設備
電學測(cè)試設備應具備(bèi)常溫直流測試和功能(néng)測試的能力。
4.5幹燥(烘焙)箱
幹燥(烘焙)箱能在125±5℃下工作。
4.6溫度循環箱(可選)
溫度循(xún)環箱工作範圍至(zhì)少為-40℃~60℃,與GB/T 4937. 25-XXXX -致。可接(jiē)受(shòu)的、可選擇的試驗條件和溫度容差(chà)見GB/T 4937. 25- XXXX 中表1。
5、程序
5.1通則
根據GB/T 4937. 20-XXXX中的潮濕敏感等級(MSL), 同時(shí)可參(cān)考其它的潮濕評估數據,來確定適當的預處理程序,使其盡(jìn)可能通過。建議使用合適的(de)方法和類(lèi)似的器件進行預評估(gū)。但5. 5中浸(jìn)漬(zì)順序應與表1和表2中車間壽命信息一(yī)致。
5.2初始測量(liàng)
5.2. 1電測試
進行直(zhí)流電測試(shì)和功能測試,確認器件是否滿足相關文件要求,替換不(bú)滿足要求的器件。
5.2.2外(wài)觀檢查
在40倍光學顯微鏡下進行外部(bù)目檢,確(què)保試驗樣品沒有外部裂紋(wén)或其他損傷。如果存在(zài)機(jī)械損傷不合格品(pǐn),則應在生產過程中采取糾正措(cuò)施,並自糾正後的生產批中(zhōng)抽取新的樣(yàng)本。
5.3 溫度循(xún)環(可選)
進行(háng)5次-40 C (或者更低) ~60 C (或者更高)的溫(wēn)度循(xún)環,以模擬運(yùn)輸條件。當相關文件(jiàn)有規(guī)定時,本步驟為可選的。
5.4 幹燥(烘焙)
(125±5)℃下烘焙器件至少24h,去除封裝內部水汽,以達到真正的“幹燥”。
注1:如果接(jiē)受預處理的某一器(qì) 件吸附數據表明,需要更多或更少的時(shí)間來獲得(dé)“幹燥”封裝,則烘焙時間應適(shì)當修正。
注(zhù)2:如(rú)果預處理由半導體器件承製方實施,因為風險在供應商自身(shēn),步驟5.2.1、5.2.2、
5.4可選做。如果預處理由用戶實施,步驟5. 8可選做。
5.5幹燥包裝 SMDs浸漬條件
采用以下浸漬條件。浸(jìn)漬應在烘(hōng)焙後2 h內開始。
5.5.1 方法A-GB/T 4937.20- -XXXX中(zhōng)幹燥包裝SMDs
試驗按表1規定進行,參考GB/T 4937. 20- XXXX 中5.3.3.2方法A。

5.5.2方法B-GB/T 497. 20- -xxx 中幹燥包裝sMDsS
試驗按表2規定進行,參考GB/T 4937.20-0 -x3.3.3.方法B。
5.6 GB/T 4937.20- XXXX中非幹燥包裝SMDs浸漬條件
試驗按表3規定進(jìn)行(háng),參考GB/T 4937. 20- XXXX中5.3.2 一致。
5.7 再流焊(hàn)
器件(jiàn)從恒溫恒濕試驗箱移出(chū)後15min到4h之間,采用GB/T 4937. 20- XXXX中合適的再流焊條件(jiàn)進行3次循環。所有溫度均為本體溫度。
在兩次再流焊循環之間,允許(xǔ)將器件放置在室溫環境下至少(shǎo)冷卻5min。
5.8 模擬助焊劑使用(可選)
5.8. 1助(zhù)焊劑使用
再流焊循環完成之後,允許(xǔ)器(qì)件在室溫下至少冷卻15min。在室溫下,將器件主體(tǐ)大部分浸入到(dào)助焊(hàn)劑中至少10s,從而使活(huó)性水溶性助焊劑施加到器件引線上。當相關文件有規定時,助(zhù)焊劑使用是可(kě)選的。
5.8.2使用 助(zhù)焊(hàn)劑後清洗
使用多次攪動的(de)去離子(zǐ)水衝洗器(qì)件。使用助焊劑後可立即清洗(xǐ)。進行下一步之前,器件應在(zài)室溫環境溫度下幹燥。
5.9終檢查
5.9.1 電測試
進行直流電測試和功能測試,確認(rèn)器件能否達到規範的常溫數(shù)據表要求。
5.9.2目檢
在40倍的光學顯微鏡下進行外部目檢,確保器件外表麵無裂紋。
預處理造成的任何失效(xiào),表明該(gāi)器件等級劃分錯誤。應進行失效分析,如果可以,應對該器件重新評估,確定正確的潮濕敏感等級。在進行5. 10可靠性試驗之前,應重新提交樣品進行正確等級的預(yù)處理。
注:由於風險是由供應商來承擔,對半導體生產商,終檢查步驟是可選的,可以省略。
5.10應用(yòng)可靠性試驗
SMD 進行可(kě)靠性試驗之前,如強加(jiā)速穩態濕熱試驗(yàn)(HAST) (IEC 60749-4)、 溫濕度(dù)偏置壽命試驗(IEC 60749-5)、快(kuài)速溫度變化-雙液體槽法(IEC 60749- II)、加(jiā)速耐濕-無偏置強加速應力試驗(IEC60749-24)、溫度循環(GB/T 4937. 25),或加速耐濕-無偏置高壓蒸(zhēng)煮(IEC 60749-33),應按照本部(bù)分進行適當的預處理。
6、說明
應在相(xiàng)關文件中規定以下細節:
a)使用的預處理條件(方法)類別;
b)如(rú)有要求, 為驗證運輸能力,應規定溫度循環條件和循環(huán)次(cì)數(見5.3);
c)應規定再流焊循環次數,如不是3次(見5.7);
d) 如有要求,應規定助焊劑類型(見5.8);
e)可靠性試驗程序及試驗條件(jiàn)(見5.10);
f) 電測試描述,包括測試(shì)溫度(見5.9)。