涉及塑料集成电路(IC)潮湿敏感性的情况渐渐地变得越来越坏，这是由于许多工业趋势所造成的，其中包括对用来支持关键通信和技术应用的更高可靠性产品的不断寻求。单单潮湿敏感性元件(MSD, moisture-sensitive device)的失效率已经是处在一个不个忍受的水平，再加上封装技术的不断变化。更短的开发周期、不断缩小的尺寸、新的材料和更大的芯片正造成MSD数量的迅速增长和潮湿/回流敏感性水平更高。最后，诸如BGA、CSP这类面积排列封装的使用量增长也已经有重大影响。这是因为这些元件倾向于封装在盘带(tape-and-reel)系统中，每个盘带具有大数量的元件。当与IC托盘中的引脚元件比较时，关键的问题是对潮湿暴露的时间更长了。

發外加工的影響

或許最重要的因素是合約制造商與大規模用戶化的不斷增長。在印刷電路板制造工業中，這變成了“高度混合”的生産，批量的減少使得裝配線上産品轉換更多，導致MSD的暴露時間增加。每一次SMT生産線轉換到一個新産品，多數已經裝載在貼裝機器上的元件必須取下來，造成許多部分使用的托盤和盤帶需要暫時儲存，以後使用。這樣儲存的MSD在回到裝配線和最後焊接回流工藝之前，很可能超過其關鍵的潮濕含量。因此，在設定和處理期間，必須把暴露時間增加時間到幹燥儲存時間。

IPC/JEDEC標准

MSD的分類、處理、包裝、運輸和使用的指引已經在工業標准J-STD-023中有清楚的定義，這是一個美國電子工業聯合會(IPC)與焊接電子元件工程委員會(JEDEC)聯合出版物。該文件在1999年發行，主要統一和修訂了兩個以前的標准：IPC-SM-786和JEDEC-JESD22-A112(這兩個文件現在都過時了)。新的標准包含許多重要的增補與改動，必須遵循以更新現有的制造系統和程序。

總而言之，該標准要求MSD適當地分類、標記和封裝在幹燥的袋子中，直到准備用來PCB裝配。一旦袋子打開，每個元件都必須在一個規定的時間框架內裝配和回流焊接。標准要求每一卷或每一盤MSD的總計累積暴露時間都應該通過完整的制造工藝進行跟蹤，直到所有零件都貼裝。適當的材料補給應該有效的減小儲藏、備料、實施期間的暴露時間。另外，該標准還提供靈活性，以增加或減少最大的生産壽命，這一點是基于室內環境條件和烘焙時間。

制造程序綜述

雖然在一個規定的生産壽命內裝配MSD的原則聽起來象是一個直截了當的要求，但是在生産環境中的實際實施總是有挑戰性的。因爲標准有時被誤解(並且沒有簡單的按照要求去做的方法)，在工廠與工廠的實際制造程序之間存在很大的差別。例如，還有公司根本沒有成文的制造程序來跟蹤和控制MSD。相反，有些公司已經建立一些非常麻煩的系統，消耗許多時間和能量，生産操作員幾乎不可能跟隨。

在這些極端之間，大多數公司都以許多的假設條件，建立可行的簡化的工作程序。可是，這樣又造成在裝配那些需要烘焙的元件時也把不需要的給一起烘焙了。第一種情形將影響材料的可獲得性、可焊性，和導致昂貴元件的浪費。其它情況將影響到最終産品的可靠性。不幸的是，在許多組織中，MSD的工作程序是許多年以前建立的，沒有定期修訂。元件、産品混合、材料供給、裝配工藝、設備和標准的變化都不能反映出來，因此其有效性大打折扣。

MSD的標識

與MSD控制有關的首要問題是拖盤和帶卷的標識，一旦從其保護性幹燥袋中取出後，這些有元件的拖盤和帶卷怎樣標識？如果元件不是在幹燥袋中收到的，或者如果袋子沒有適當地標識，那麽有可能當作非潮濕敏感元件處理的危險。材料處理員和操作員必須有一種方便可靠的方法來確認零件編號和有關的信息，包括潮濕敏感性級別。

MSD的大多數都包裝在符合標准JEDEC/EIAJ外形的塑料IC拖盤內。不幸的是，這些拖盤沒有可以貼標簽的表面空間。在多數情況中，單個的拖盤都非直接地進行標識，用紙或標貼放在貨架、機器送料器、幹燥室、袋等。所有數據都必須通過不同的步驟從原來的標簽轉移過來。那些在SMT生産線呆過一定時間的人都知道由于跟蹤拖盤包裝的元件所造成的巨大困難，以及由此産生的人爲錯誤。

应当肯定，把标识标签放在塑料卷盘上是比较容易的。可是，可用于标贴的表面相差很大(决定于卷盘的设计)。有时卷盘含有大的开口，对于较大的标签稍微复杂。一个典型的卷盘应该有多个标签，有整个生产和元件分流周期所要求的各种条形码和可读数据。因为没有建立标识的标准格式，装配者除了所有其它标签之外有时被迫增加个人标签，这使 得处理这类元件变得非常混乱。

因此，當卷盤含有MSD時，它們應該清楚地標識其敏感性級別。盡管如此，甚至但卷盤有適當的標識時，這些信息在卷盤裝載在送料器或裝在貼片機的相鄰送料器時，可能變得不可閱讀。

不跟蹤暴露時間的危害

或許最壞的情況就是，一些裝配制造商依靠其材料補給系統(剛好及時[JIT]/早進早出[FIFO])來保證所有元件都將在所規定的時間限制內裝配。這在過去是可以忍受的，但是現在，元件技術的不斷變化和不斷增加的生産混合度使得這成爲一個非常危險的情況。事實上，大多數裝配制造商不知道元件暴露多長時間和MSD超過其最大生産壽命有多頻繁，因爲這些信息沒有跟蹤。

實際的危險水平可以用一個實際的例子來說明：假設一個卷盤含有850個BGA，一個産品要求每板一個零件。象大多數PBGA一樣，該零件被分爲第四級，生産壽命爲72小時。這意味著當卷盤裝上貼片機之後，生産線的平均運行速度必須超過每小時12塊板，一天24小時，不能中斷地三個整天在期限來到之前將所有元件貼裝完。然後加上零件在SMT生産線設定期間的暴露時間(希望不要有預先將MSD准備在送料器上)，和其它常見的情形，如生産計劃的變化、缺料、停機等情況。最後，在多數生産環境中，每天有一次以上的産品轉換，造成多次的設定。那麽有關的暴露時間將會延長，因爲同一個卷盤要從貼片機上下多次。當考慮所有的暴露因素時，很明顯大量的MSD在回流焊接之前將超過其規定的生産壽命。

幹燥儲存

通常将从贴片机上取下的部分拖盘和卷盘储存在一个干燥环境，直到再次使用。这种储存必须由一个干燥室或有干燥剂的重新密封的干燥袋组成。许多装配制造商认为零件处于幹燥儲存时暴露的时间即终止。事实上，一旦零件已经暴露一定时间(超过一小时)，吸收的潮气将保留在包装内，向中央界面扩散，可能产生危害。因为这个原因，标准上没有说要停止暴露时间的计时。

最近的发现清楚地表明，对于高潮湿敏感的元件(级别4-5a)，幹燥儲存的时间与生产暴露之前是同样重要的。从一篇有关主题的论文1引证的一个例子说明，分类为5级(通常48小时生产寿命)的PLCC在只暴露16小时之后接着幹燥儲存70小时实际上仍然超过关键的潮湿水平。不管怎样，将元件放入幹燥儲存还是一个好方法。越干燥的环境将减慢潮气吸收的过程，如果零件留在干燥环境足够的时间，过程将反过来，零件将开始重新干燥。还有，如果暴露时间有限，夹带的潮气将在相对短的时间里去掉。IPC/JEDEC標准规定对于暴露时间少于8小时的零件在干燥环境持续5倍的时间，可以将暴露时间重置为零。再一次，真正的问题是要给生产操作员提供一个可行的工作程序。

備料剛好的數量

利用最短暴露时间的原则，一些装配制造商已经采用少量发放MSD的方法，准备的数量刚好够八小时装配的。如果任何零件在该限定之前还有，通过充分的幹燥儲存时间还可以将零件带回干燥条件。这样涉及详细的数量计算包括每个MSD的报废因素。昂贵而易损的IC必须手工地从塑料拖盘中移进移出。另外，盘带必须剪切适当的长度。后者要求较困难的分切操作，以增加送料器所要求的导引带，而且要将所有的元件信息从原来的包装转移到新的拖盘/卷盘。

這種操作將造成高度的機械或ESD損壞的危險性，對品質、合格率和成本産生壞的影響。另外，關鍵的是監測零件不要超過所規定的八小時，並且在重新發放給生産之前花五倍以上的時間進行幹燥。

每一件東西都進行烘焙

另一种办法是有系统地烘焙所有生产后留下的部分使用的拖盘和卷盘。这是一个较简单的管理程序，但是它可能产生比它实际防御更多的问题。重要的是要注意，烘钡的缺省条件已经在最新的IPC/JEDEC標准中增加很多。对于包装在高温拖盘内的零件，现在的周期125°C 48小时。在卷盘和低温脱盘上的元件必须以40°C烘焙68天。在大部分公司，这样做简直是不可能的。标准规定除非另行表明，烘焙周期在完成的元件上是可允许的。如果需要不止一个烘杯周期，应该咨询供应商。

手工記錄時間

在許多公司，MSD程序要求生産操作員手工地記錄零件從其保護性幹燥袋中最初取出的日期和時間。因爲多數MSD都是包裝在JEDEC/EIAJ的拖盤或卷盤內，暴露時間記錄表(對于在卷盤上的)可以包括在一個標貼內。在拖盤的情況中，沒有辦法將處理數據直接附在容器上。由于這些限制，很難維持元件與起各自記錄表之間的聯系，因爲拖

卷盤從貼片機、幹燥室裝上拆下。

除了记录表实际的物理格式外，它所包含的动态变化的数据产生进一步的困难。信息必须包括零件编号和敏感性水平，因为这些数据在包装袋打开和扔掉之后就失去了。为了跟踪暴露时间，记录表必须包括至少一列来记录当包装袋最初打开时的日期与时间。为了是该程序计入幹燥儲存所花的时间，记录表还必须包括记录材料进入和移出干燥室或干燥袋的日期与时间(可能多次)。

有關這類手工記錄的最大困難是，基于日期與時間的計算不是簡單的代數運算。甚至是訓練有素的人都要花大量的時間與精力，而且還誘發人爲的錯誤。在這個事情上消耗的時間也對設頂時間和機器/生産線的利用率有直接的影響。

送料器與貼片機的檢驗

在材料運動期間的時間記錄程序是一個好的開始；可是，在裝載在貼片機上時它幾乎不能提供任何可見的零件現狀。這一點爲什麽重要呢？可能是個別元件最終將超過起最長的暴露時間，因爲這是他們花時間最長的地方。

幹燥控制的部分測量可以通過定期檢驗來達到。檢驗頻率很大程度上決定于敏感性級別和産品轉換和有關送料器設置的次數。事實上，它意味著生産操作員必須基于前面的記錄進行額外的日期與時間的計算，並最終在過期之前將元件從貼片機上取下。

由于缺乏可見性，裝在機器、送料器承放架上的MSD可能會暴露更長的時間。對于有固定送料器設置和未用完的拖盤與卷盤不從機器取下的生産線，應該非常小心。

除了這些關注之外，還有與有關工藝相聯系的其它困難。包括烘焙、重新密封在幹燥袋中、重新貼標簽、修理與返工、設備編程、重新裝帶、雙面回流、室內條件下降等。

結論

有许多大的障碍阻止装配制造商适当地控制对MSD的损害。在许多情况中，有足够的成文的程序，但是马上变成人为的不可遵循。这会造成大量不能接受的缺陷。PCB装配运作应该在最新的IPC/JEDEC標准上重新评估其MSD工作程序。虽然对潮湿危害的控制和静电损害一样重要，但是它没有得到同样的注意。人们要求新的系统与方法来提供对生产环境中这类问题的可行的和可靠的解决方案。