芯片贴片前需要烘烤，为什么？具体有哪些注意事项？

百科 2024-11-25 07:30 上海

最近遇到一个问题，公司有一批存放时间超期的IC物料，因为不想浪费想要用掉，需要给出是否能用的意见，风险有多大。

一般来说，这种情况可以直接让供应商给出意见，我们照着做就好。不过问题既然遇到了，并且当下网络资源这么发达，于是花了些时间，具体看了看超期物料如果要使用的话，到底需要怎么处理，有哪些注意事项，系统性做个总结。

芯片有保质期吗

第一个问题，存放好几年的芯片，为什么需要特别处理呢？是因为芯片有保质期吗？但是好像也不对，很多电子产品寿命也有个10年8年的，也没听说是因为IC芯片寿命到了。但是如果没有保质期，那为什么又会问存放久一点的芯片要特殊处理呢？

主要原因是因为，长期存放，周围环境中的湿气会通过包装材料渗透到包装内部，并在不同材料的表面聚结。在组装工艺中，SMD 元件贴装在 PCB 上时会经历超过 200℃，在焊接时，湿气的膨胀会造成一些列的焊接品质问题——比如爆米花现象。

所以说，芯片不支持长期存放，原因是因为受潮后高温容易坏，但是如果芯片已经贴在了板子上面送到了客户手中，即使芯片也会吸收空气中的湿气，但是少了焊接的高温这一步，也就没有这个问题了。

因此，如果说我们能确保芯片存储一直不会受潮，理论上芯片是没有保质期的。但是结合实际经验，不管用什么包装，时间久了，难免还是会受潮，所以我们会对芯片的年份有要求，就是担心存储不当，导致不良率变高。

那问题来了，芯片该如何存放呢？

湿敏等级MSL

IC一般属于湿敏元器件，不同的IC会有各自的湿敏等级，缩写为“MSL”，全称为“Moisture Sensitivity Levels”，不同的等级有不同的存储要求，总共分为8级，不同等级的器件拆分后有不同的存放条件，参考标准“J-STD-020E”如下表所示：

湿敏等级（MSL）

拆封后到焊接时间要求

（车间寿命：floor life）

拆封后存放条件

无要求

温度≤30 °C；湿度 ≤85%RH

1年

温度≤30 °C；湿度 ≤60%RH

4周

168小时

72小时

48小时

24小时

使用前必须烘烤，并在标签规定的时间内过炉

湿敏元件的标示

湿敏元件的警示标签和湿敏等级一般会标注在防潮/防静电的外包装上面，如下图所示：

可以看到，器件的外包装一般会明确器件的湿敏等级，存储期限，拆封后焊接时间要求，还有烘烤要求。

下图给找了个实物样例，兄弟们可能平时不太关注上面的字

上面提到了湿度指示卡，这又是个什么东西呢？

湿度指示卡

我就直接把J-STD-033规范里面的湿度指示卡内容截出来了

为什么会有这个东西了，我的理解是，虽然外包装上面有存储时间要求，还有存储的温度和湿度要求，但是执行的时候并不会严格按照这个要求执行，而这些存储要求主要就是为了解决湿气对芯片的影响。芯片拆包的时候，也就是我们使用芯片的时候，我们根据这个指示卡就知道芯片实际到底有没有受潮。

另外，从上面规范截图可以看到，其已经规定了显示卡如果有变色的不同处理方式，什么情况下该烘烤，什么时候需要换干燥器，什么时候需要报废处理：

20%色圈变粉色：需要烘烤

10%色圈变粉色：需要烘烤

8%色圈变粉色：需要换干燥剂

如果色圈有被润湿扩散的现象，则报废处理。

我们贴片前经常要求厂家进行烘烤，那么烘烤的温度和时间是如何控制的呢？

烘烤

烘烤的温度和时间，是和器件的湿敏等级，还有器件的封装有关系，如下表，标准STD-033D给出的烘干参考条件如下：

封装本体

等级

在125℃（+10℃/-0℃）

≤5%条件下烘烤

在90℃（+10℃/-0℃）<5%条件下烘烤

在0℃（+5℃/-0℃）<5%条件下烘烤

超出现场寿命>72小时

超出现场寿命＜72小时

超出现场寿命>72小时

超出现场寿命＜72小时

超出现场寿命>72小时

超出现场寿命

＜72小时

厚度

<0.5mm

不要求

1小时

2小时

1小时

12小时

8小时

1小时

3小时

1小时

22小时

8小时

1小时

3小时

1小时

22小时

8小时

1小时

3小时

1小时

23小时

8小时

1小时

4小时

1小时

26小时

8小时

厚度

＞0.5mm

小于0.8mm

不要求

4小时

3小时

15小时

13小时

4天

3天

4小时

3小时

15小时

13小时

4天

3天

4小时

3小时

16小时

13小时

4天

3天

4小时

3小时

16小时

13小时

4天

3天

4小时

3小时

16小时

13小时

4天

3天

厚度

＞0.8mm

小于1.4mm

不要求

8小时

6小时

25小时

20小时

8天

7天

8小时

6小时

25小时

20小时

8天

7天

9小时

6小时

27小时

20小时

10天

7天

10小时

6小时

28小时

20小时

11天

7天

11小时

6小时

30小时

20小时

12天

7天

厚度

＞1.4mm

小于2.0mm

18小时

15小时

63小时

2天

25天

20天

21小时

16小时

3天

2天

29天

22天

27小时

17小时

4天

2天

37天

23天

34小时

20小时

5天

3天

47天

28天

40小时

25小时

6天

4天

57天

35天

48小时

40小时

8天

6天

79天

56天

厚度

＞2.0mm

小于4.5mm

48小时

10天

7天

79天

67天

48小时

10天

7天

79天

67天

48小时

10天

8天

79天

67天

48小时

10天

79天

67天

48小时

10天

79天

67天

48小时

10天

79天

67天

特指BGA封装>17mm×17mm或者任何堆叠晶片封装

2~5a

96h

根据封装本体厚度和潮湿等级，参考以上要求

不适用

根据封装本体厚度和潮湿等级，参考以上要求

不适用

根据封装本体厚度和潮湿等级，参考以上要求

芯片烘烤是常规操作，那它有没有什么负面的影响呢？

烘烤会有氧化的问题

我们烘烤一般选择是高温烘烤，高温可能会导致端子氧化或者金属间化合物生长，如果氧化过度，可能会造成器件虚焊等问题。因此，基于可焊性的考虑，必须对烘烤温度和时间加以限制。如果供应商没有额外的说明，温度在90℃到125℃之间的累计烘烤时间不应超过96小时。如果烘烤时间不超过90℃，则烘烤时间不受限制。如果没有咨询供应商，烘烤温度不允许超过125℃。

应该能明白，烘烤只能解决湿气受潮的问题，如果器件存储不当已经氧化，烘烤是不能去除氧化层的。

烘烤的注意事项

网上查了些资料/视频，烘烤还有一些其他的注意事项，比如芯片的包装是否能扛住烘烤的高温？

温度过高的话，托盘，管筒，卷带等材料也会释放出不明气体，会影响元器件的焊接。

托盘通常说可以在温度125℃的条件下烘烤，具体还是要看托盘上面标注的烘烤温度。低温的托盘，管筒，卷带，烘烤温度不能高于60℃。

上面图片对应的视频链接：

https://www.bilibili.com/video/BV1n14y1V7FQ/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=a559f135e6f1797789dd00a1ed110061

兄弟们学东西的同时还能看看美女哈，不用谢我。

其它的注意事项还有：

1、烘烤的时候，需要把外包装，纸，塑料袋，盒子都要拿掉

2、湿敏元器件烘烤不是无限次的，只允许烘烤2次，并且，烘烤完成后必须尽快使用，避免在环境中又潮湿了，所以最好在上线前烘烤。

3、元件在烘烤以后，环境特别干燥，最容易产生静电，需带好防静电手带和手套进行取放

小结

搞清楚上面这些内容之后，那么前面问题的处理方式就很清晰了：检查芯片的外包装是否完好，确认下芯片的MSL等级，拆封后检查芯片的湿度指示卡指示情况，按照前面的表格要求去做烘烤就问题不大了。

参考资料：

1、IC芯片烘烤的温度和时间如何控制？湿度敏感性器件的烘烤要求：

https://www.bilibili.com/video/BV1n14y1V7FQ/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=a559f135e6f1797789dd00a1ed110061

2、SMT贴片加工-封装湿敏元器件烘烤常见问题：

https://www.bilibili.com/video/BV1qX4y1B7vx/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=a559f135e6f1797789dd00a1ed110061

3、电子元器件防潮：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/640791984

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