非密封表麵器件(jiàn)在可靠性試驗前的預處(chù)理
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發布日期: 2020.08.03
1、範圍
GB/T4937的本部分(fèn)規定了非密封表麵安裝器件(SMDs)在(zài)可靠性試驗前預處理的標準程序。
本部分(fèn)規定了SMDs的預處理流程。
SMDs在進行規定的(de)室內可靠性試驗(鑒定/可靠性監(jiān)測)前,需(xū)按本部分所規定的流程進行(háng)適當的預處理,以評估器件的長(zhǎng)期可靠性(受焊接應力的影響)。
注: GB/T 4937. 20和本部分中的潮濕(shī)誘導應力敏感度(dù)條件(或潮濕(shī)敏(mǐn)感度等級(MSL) )與實際使用的再流焊條件之間的關係依賴於半導(dǎo)體器件承製方的溫(wēn)度測量。因此,建議在裝配過程中,實時監控溫度的(de)潮濕敏感SMD封裝頂麵的溫度,以確保其溫度不超過元件評估(gū)溫度。
2、規範性引用文件(jiàn)
下列(liè)文件對於本文件的應用是必不(bú)可少的。凡是注日(rì)期的引用(yòng)文件,僅注日期的版本適用於(yú)本文件。凡是(shì)不注日期(qī)的引用文件,其新版(bǎn)本(包括所有的修改單(dān))適用於(yú)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:塑封表(biǎo)麵安裝器件的耐潮(cháo)濕和焊接熱綜合(hé)影(yǐng)響(IEC 60749-20: 2008, IDT)
GB/T4937.25-XXXX半導體器件-機械和氣候試驗方法-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:強加速穩態濕熱試驗(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-機械和氣候試驗方法-第5部分:穩態溫濕度偏置壽命試驗(yàn)
( Semiconductor
devices. -Mechanical and climatic test me thods -Part 5:Steady- -statetemperature humidity bias life test)
IEC 60749-11 半導體器件-機械和氣候試驗方法-第11部分:快速溫度變化一(yī)雙液槽法
( Semiconductor devices -Mechanical and climatic test methods -Part 11 :Rapid change oftemperature-
Two-fluid-bath method)
IEC60749-24半導體器件-機械和氣候(hòu)試驗方法-第24部分:加速耐濕無偏置強加速應力試驗
(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-機械和氣候試驗方法-第33部分:加速(sù)耐濕-無偏置高壓蒸煮
( Semi conductor devices- -Mechanical and cl imatic test me thods -Part 33 :Accelerated mois tureresi s tance-Unbiased autoc lave)
3、總則(zé)
焊接熱(rè)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塑料封裝破裂和電氣性能失效。本部分是通過模擬貯存(cún)在倉庫或幹燥包裝環境中(zhōng)SMDs吸收的潮氣,進而對其進行耐(nài)焊接熱性能的評價。
4、試驗設備(bèi)和材(cái)料
4.1恒溫恒濕試驗箱
恒溫(wēn)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(shì)驗箱工作區域內,溫度容差為±2℃,相對濕度容差為(wéi)土3% RH。
4.2焊接設備
焊(hàn)接(jiē)設備應包含以下設備:
a)100%對流再流焊係統:再流焊首選設備,能提(tí)供本部分要求的再流焊曲線;
b) 氣相再流焊(VPR) 室:使用合適的液體,能在215℃~219
℃和(或) 235℃±5℃下(xià)工作。該室能在不損壞水(shuǐ)汽覆蓋層的前提下加熱封裝(zhuāng),且能(néng)再次冷凝水(shuǐ)汽,從而降低氣相焊接液體的損失。氣相焊接液體應在上述規定的合適溫度下(xià)汽化(huà);
c) 紅外(IR) /對(duì)流再流(liú)焊設備:應能提供本部分要(yào)求的再流焊(hàn)曲線。推薦使用(yòng)紅外加熱空氣(qì),不應直接(jiē)作用於試驗樣品;
d) 波峰焊接設備:應(yīng)能維持GB/T 4937. 20- XXXX中5. 4.4規定的條件。
注(zhù):潮濕敏感(gǎn)條件(分級)試驗結果取決(jué)於封裝(zhuāng)殼體溫度,而不是電路板或引線溫度。對流和氣相再流焊(hàn)比紅外更具可控性和重複性(xìng)。當(dāng)氣相再流焊、紅外/對流和對流之間存(cún)在衝突時(shí),應以對(duì)流結果為(wéi)準。
4.3光學顯(xiǎn)微鏡
光學顯微鏡(40倍,用(yòng)於外部目檢)。.
4.4電學測試設備
電學測試(shì)設備應(yīng)具備常(cháng)溫直流測試和功能測試的能力。
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)
溫度循環箱工作範圍至少為-40℃~60℃,與(yǔ)GB/T 4937. 25-XXXX -致。可接受的、可選擇的試驗條件和溫度容差見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), 同時可參考其它的潮濕評(píng)估數據,來確定(dìng)適當的預處理程序,使其盡(jìn)可能通過。建議使用(yòng)合適的方法和類似的器件進行預(yù)評估。但5. 5中浸漬(zì)順序應與表1和表2中車間壽命(mìng)信息一致(zhì)。
5.2初始測量
5.2. 1電測試
進行直流電測試和功能測試,確(què)認器(qì)件(jiàn)是否滿足相關文件要求,替換不滿足要求的器件。
5.2.2外觀檢查
在40倍光學顯微鏡下進(jìn)行外部目檢,確保試驗樣品沒有外部裂紋或(huò)其他損傷(shāng)。如果存在機械損傷不合格品,則應在生產過程中采取(qǔ)糾正措施,並自(zì)糾正後的生產批中抽取新的樣本。
5.3 溫度循環(huán)(可選)
進行5次-40 C (或者更(gèng)低) ~60 C (或者更高)的溫度循環,以模擬運輸條件。當相關文件有規定時,本步驟為可選的(de)。
5.4 幹燥(烘焙)
(125±5)℃下(xià)烘焙器件至少24h,去除封裝內部水汽(qì),以達到真正的“幹(gàn)燥”。
注1:如果接受預處理的某一器 件吸附數據(jù)表明,需要更多或更少的時間來獲得“幹燥”封裝,則烘焙時間應適當修正。
注2:如果預(yù)處理由半導體器件承製方實施(shī),因為風險在供應商自身,步(bù)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(zào)包裝 SMDs浸漬條件
采(cǎi)用以下浸漬條件。浸漬應在烘焙後2 h內(nèi)開始。
5.5.1 方法A-GB/T 4937.20- -XXXX中幹燥包裝SMDs
試驗按表1規定進行,參考(kǎo)GB/T 4937. 20- XXXX 中5.3.3.2方法A。

5.5.2方(fāng)法(fǎ)B-GB/T 497. 20- -xxx 中(zhōng)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(fēi)幹燥包裝(zhuāng)SMDs浸(jìn)漬條件
試驗按表3規(guī)定進行,參考GB/T 4937. 20- XXXX中5.3.2 一(yī)致。
5.7 再流焊
器件從恒溫恒濕試驗箱移(yí)出後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(yǒu)溫(wēn)度均為(wéi)本體溫度。
在兩次再(zài)流焊循環之間,允許將器件放置在室溫(wēn)環境下至少冷卻5min。
5.8 模擬助焊(hàn)劑使用(可選)
5.8. 1助焊劑使用
再流(liú)焊循環完成之後,允(yǔn)許器件在室溫下至(zhì)少冷卻15min。在室溫下,將器件主體大部分浸入到助焊劑中至少10s,從而使活性水溶(róng)性(xìng)助焊劑(jì)施加到器件引線上。當(dāng)相(xiàng)關文件有規定時,助焊劑使用是(shì)可選的。
5.8.2使用(yòng) 助焊劑(jì)後清洗
使用多次攪動的去離子水衝洗器件。使用助焊劑後(hòu)可立即清洗。進行下一步之前,器件應在室(shì)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(gōng)能測試(shì),確認器件能否達到規範(fàn)的常溫數據表要求。
5.9.2目檢
在40倍的光學顯微鏡下進行外部目檢(jiǎn),確(què)保器件外表麵無裂紋。
預處理造成的任何失效,表明該器件等級劃分錯誤。應(yīng)進行失效分析,如果可以,應對該器件重新評估(gū),確定正(zhèng)確的潮濕敏感等(děng)級。在進行5. 10可靠(kào)性試驗之前,應重新提交樣品進行正確等級的預處理。
注(zhù):由於風險是(shì)由供應商(shāng)來承擔,對半導體生產商(shāng),終檢查步驟是可選的,可以省略。
5.10應用可靠性試驗
SMD 進行可靠性試驗之前,如強加速穩態濕(shī)熱試驗(HAST) (IEC 60749-4)、 溫濕度偏置壽命試(shì)驗(IEC 60749-5)、快(kuài)速溫度變化-雙液體槽法(IEC 60749- II)、加速耐濕-無偏置強加速應力(lì)試驗(IEC60749-24)、溫度循環(GB/T 4937. 25),或加速耐(nài)濕-無偏置高壓蒸煮(IEC 60749-33),應按照本部分進行(háng)適當的預(yù)處理。
6、說明
應在(zài)相關文件中規定以下細節:
a)使用的預(yù)處理條件(方法)類別;
b)如有要求, 為驗證(zhèng)運輸能力,應規定溫度循環條件和循環次數(見5.3);
c)應規定再流焊循(xún)環次數,如不是3次(見5.7);
d) 如有要(yào)求,應規定助焊劑類型(見5.8);
e)可靠(kào)性試驗程序及試驗條(tiáo)件(見5.10);
f) 電測試描述,包括測試溫度(見5.9)。