芯片贴片前为什么要烘烤？要注意什么？

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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
1	无要求	温度≤30 °C；湿度 ≤85%RH
2	1年	温度≤30  °C；湿度 ≤60%RH
2a	4周
3	168小时
4	72小时
5	48小时
5a	24小时
6	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	2	不要求	不要求	不要求	不要求	不要求	不要求
2a	1小时	1小时	2小时	1小时	12小时	8小时
3	1小时	1小时	3小时	1小时	22小时	8小时
4	1小时	1小时	3小时	1小时	22小时	8小时
5	1小时	1小时	3小时	1小时	23小时	8小时
5a	1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	2	不要求	不要求	不要求	不要求	不要求	不要求
2a	4小时	3小时	15小时	13小时	4天	3天
3	4小时	3小时	15小时	13小时	4天	3天
4	4小时	3小时	16小时	13小时	4天	3天
5	4小时	3小时	16小时	13小时	4天	3天
5a	4小时	3小时	16小时	13小时	4天	3天
厚度 ＞0.8mm 小于1.4mm	2	不要求	不要求	不要求	不要求	不要求	不要求
2a	8小时	6小时	25小时	20小时	8天	7天
3	8小时	6小时	25小时	20小时	8天	7天
4	9小时	6小时	27小时	20小时	10天	7天
5	10小时	6小时	28小时	20小时	11天	7天
5a	11小时	6小时	30小时	20小时	12天	7天
厚度 ＞1.4mm 小于2.0mm	2	18小时	15小时	63小时	2天	25天	20天
2a	21小时	16小时	3天	2天	29天	22天
3	27小时	17小时	4天	2天	37天	23天
4	34小时	20小时	5天	3天	47天	28天
5	40小时	25小时	6天	4天	57天	35天
5a	48小时	40小时	8天	6天	79天	56天
厚度 ＞2.0mm 小于4.5mm	2	48小时	48小时	10天	7天	79天	67天
2a	48小时	48小时	10天	7天	79天	67天
3	48小时	48小时	10天	8天	79天	67天
4	48小时	48小时	10天	10天	79天	67天
5	48小时	48小时	10天	10天	79天	67天
5a	48小时	48小时	10天	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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