PCB線路板MSL的考核及分析

一、結(jié)果的解釋

(1)故障判斷規(guī)則的詳細(xì)描述

如果一個(gè)或多個(gè)測試樣品因以下缺點(diǎn)而不合格，包裝的組件可被判斷為不合格。懷采納的判斷是：

1.光鏡放大40倍可以看到外觀開裂。

2.電氣測試失敗。

3.內(nèi)部裂紋已經(jīng)穿過關(guān)鍵位置，如線、第一個(gè)播放點(diǎn)或第二個(gè)展平點(diǎn)。

4.內(nèi)部裂紋從任何金手指焊盤延伸到其他內(nèi)部金屬位置。

5.裂紋發(fā)生在機(jī)體內(nèi)，使得機(jī)體內(nèi)的任何金屬部位都到達(dá)封裝的外表面，2/3的距離已經(jīng)受到裂紋的影響。

6.如果包裝的平整度出現(xiàn)翹曲、膨脹或肉眼可見的鼓包，但部件仍能滿足共面性和貨架高度的要求，則仍應(yīng)判定為合格。

1.左邊是早期金屬三腳架IC的布線情況，右邊是BGA有機(jī)板芯片的布線情況。

(1)當(dāng)c-Sam  超音波掃描顯微鏡發(fā)現(xiàn)內(nèi)部裂紋時(shí)，可解釋為無效，或在指定點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行顯微切片驗(yàn)證。

(2)當(dāng)包裝對(duì)垂直裂紋非常敏感時(shí)，應(yīng)對(duì)模具包裝或外觀上有近似裂紋的包裝進(jìn)行顯微切片驗(yàn)證。

(3)如果發(fā)現(xiàn)貼片密封失效，應(yīng)通過提高密封原來的濕敏水位來測試另一組全新樣品。

(4)當(dāng)檢驗(yàn)中的部件已通過上述六項(xiàng)要求，且經(jīng)美國材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)或其方法檢驗(yàn)后未發(fā)現(xiàn)分層或裂紋時(shí)，該部件的MSL檢驗(yàn)應(yīng)視為通過。

2.左圖為芯片上第一個(gè)焊線點(diǎn)之前，鋼嘴伸出一個(gè)短金線熔化成一個(gè)金球，然后壓焊在固定點(diǎn)上。右圖為芯片I/0上的焊點(diǎn)。

3.這是在承載板的前表面穩(wěn)定之后的真實(shí)物體的放大視圖，然后在外圍焊盤上執(zhí)行金線的第二展平點(diǎn)。

PCBA加工

(二)第二學(xué)位考試的合格標(biāo)準(zhǔn)

為了了解分層和開裂對(duì)密封可靠性的影響，包裝行業(yè)必須再參加三次二級(jí)考試，以了解它們的影響程度。這三項(xiàng)考試的內(nèi)容如下：

a、根據(jù)以下詳細(xì)做法，找出兩次檢查之間的裂紋層從“預(yù)吸濕”到“回流焊完成”發(fā)生了什么樣的劣化。

B.根據(jù)JESD22-A113和JESD  47評(píng)估可靠性。

c、按原半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家出廠方法進(jìn)行深入評(píng)價(jià)或復(fù)試。

至于可靠性評(píng)估的內(nèi)容，必須包括壓力測試、歷史一般數(shù)據(jù)分析等數(shù)據(jù)，原020C的附錄是實(shí)施這一通過標(biāo)準(zhǔn)的邏輯思維圖。

此外，當(dāng)貼片封裝通過后續(xù)的電氣測試時(shí)，在安晶區(qū)散熱器和芯片底面發(fā)現(xiàn)裂紋。但是，如果在其他區(qū)域沒有發(fā)現(xiàn)裂紋和分層，并且貼片仍然能夠滿足尺度的標(biāo)準(zhǔn)，則貼片可以被視為通過了MSL的復(fù)試層級(jí)。

4.這兩張圖是多芯片架空堆疊多層立體布線的復(fù)雜圖。

所有失敗的都要進(jìn)一步分析，要確認(rèn)失敗原因與濕度敏感度直接相關(guān)。當(dāng)回流焊后未發(fā)現(xiàn)濕敏水故障時(shí)，待測封裝元件可獲得MSL認(rèn)證。

5.左邊是腹部帶引腳的封裝元件與背面接線芯片及其接收插座匹配情況的物理圖。

右邊是中心散熱芯片和大功率散熱BGA共面引腳的側(cè)視圖。

第二，分級(jí)包裝

當(dāng)印章能通過“一級(jí)”兩項(xiàng)考試，說明印章與濕度敏感度無關(guān)，不需要刻意進(jìn)行干包裝。但是，如果密封未通過“一級(jí)”頂級(jí)檢查，但仍達(dá)到高M(jìn)SL  層級(jí)，則仍應(yīng)歸類為水分敏感產(chǎn)品，必須按照J(rèn)-STD-033進(jìn)行干式包裝。如果密封只能通過最低級(jí)別的六級(jí)考試，則應(yīng)歸類為極度水分敏感層級(jí)，即使是干燥包裝也很難保證其安全性。當(dāng)這些產(chǎn)品交付時(shí)，必須通知客戶它們的濕度敏感特性，并且必須貼上警告標(biāo)簽，說明它們必須在回流焊接之前根據(jù)標(biāo)簽的說明進(jìn)行烘焙和除濕，或者它們根本不應(yīng)該直接焊接在印刷電路板板面上，而是應(yīng)該采用插入式互連組件。至于最小預(yù)烘焙溫度和時(shí)間，必須取決于待測試部件的除濕結(jié)果。

3.可選重量增加或減少的分析

吸濕后增重的分析對(duì)于工廠臨時(shí)儲(chǔ)存的“現(xiàn)場時(shí)限”極其有價(jià)值。該術(shù)語指的是從干燥封裝折疊到回流焊中某些水分吸收“周期”足以對(duì)封裝產(chǎn)品造成損壞的時(shí)間。該領(lǐng)域的這一時(shí)期被稱為地板壽命。另外，除濕的減重分析對(duì)于確定除濕所需的烘焙時(shí)間非常有幫助。這兩種分析的實(shí)踐可以通過從樣品中選擇10個(gè)密封件，并將它們的平均讀數(shù)作為參考數(shù)據(jù)來進(jìn)行。計(jì)算方法如下：

最終增重=(濕重和干重)/干重

最終重量損失=(濕重干重)/濕重

中期增重=(當(dāng)前體重干重)/干重

低中期失重=(濕重-現(xiàn)在重量)/濕重

這里的“濕”是一個(gè)相對(duì)的概念，是指被封裝的元器件在特定的溫度和濕度環(huán)境下放置了一定的時(shí)間后，已經(jīng)吸收了水分。至于‘干’，是一種說法，就是在125的高溫下保存，測試后不能再去除更多水分。

(1)吸濕曲線

此圖橫軸(X軸)為吸濕時(shí)間，初期可設(shè)定在24小時(shí)內(nèi)，后期可延長至10天，直至無癥狀。縱軸(V軸)是體重增加的變化，可以是從零增重到飽和體重增加。通常在‘雙八五溫濕度測試’中，按照上述公式可以達(dá)到的飽和增重約為0.3%-0.4%。

1.干重精確稱重

樣品應(yīng)在125的烘箱中放置48小時(shí)以上，取出并冷卻后1小時(shí)內(nèi)，在天平上以1g的精度稱量干重。對(duì)于較小的組件，干重應(yīng)在30分鐘內(nèi)準(zhǔn)確稱重。

2.飽和濕重的精確描述

稱重干重后，可將密封件放在干凈干燥的托盤中，并送到所需的溫度和濕度環(huán)境中進(jìn)行吸濕。吸濕后取出封口，室溫下冷卻15分鐘以上但不超過1小時(shí)。在這個(gè)穩(wěn)定期一定要稱濕重。但高度小于1.5mm的小塊，不宜超過30分鐘。第一次稱量濕重后，密封物應(yīng)送回溫濕度箱繼續(xù)吸收水分(箱外停留時(shí)間不得超過2小時(shí))。反復(fù)稱量濕重，直至腳數(shù)穩(wěn)定。

(2)、除濕曲線

這個(gè)XY曲線的x-時(shí)間軸共區(qū)分為12個(gè)小時(shí)，v軸的重量變化可以從0到上述飽和失重。方法是將吸濕飽和的封條從溫濕度箱中取出，在室溫下穩(wěn)定15分鐘至1小時(shí)，然后送入烘箱，在給定的溫度和時(shí)間下烘烤，驅(qū)除水分。然后取出冷卻，1小時(shí)內(nèi)完成初步稱重。之后送回烘箱繼續(xù)除濕稱重，直到水分達(dá)到恒重，即可得到除濕曲線。