半导体器件的处理、储存和保存期限

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作者：Bradley Smith，
Allegro MicroSystems, ILC

介绍

电子器件可采用多种封装类型，并包含半导体（集成电路）、磁铁、电容器和电阻。本应用说明提供 Allegro 器件针对功能性保存期限的处理和储存指南。电子器件需考虑 ESD（静电放电）预防、潮湿和污染物的防护问题。

有关电子器件处理、保存期限和储存条件可能涉及若干领域：

处理注意事项涉及防静电和环境保护。
保存期限涉及可焊接性、MSL、车间寿命等条件。
储存考虑事项涉及适当的包装和环境。

适用文件

下列文件提供更多背景信息和指导，并需要阅读。每一个文件列出了需参考的适用文件。

内部标准：

非固态表面贴装器件的潮湿/回流敏感性分类，IPC/JEDEC J-STD-020.1D
潮湿/回流敏感性表面贴装器件的处理、包装、运输和使用，IPC/JEDEC J-STD- 033C
处理静电放电敏感 (ESDS) 器件的要求，JEDEC JESD625

Allegro 应用说明：

处理

Allegro 产品一般使用密封袋运输，包含卷带产品、运输管器件或晶圆罐。根据产品和配置，这些运输材料抗静电，还具有传导性。客户必须充分了解并全面执行静电防护措施，详见 JEDEC JESD625（处理静电放电敏感（ESDS）器件的要求）。根据客户进入检验、装配线台位和成品检验及包装区域的配置要求，防护措施包括强制使用防静电手套、接地和 ESD 保护表面，以及定向空气离子净化器。

如果使用卷带包装器件，为了最大限度地减少静电产生，应以 10 mm/s 或更慢的速度从载体基础塑料上以 165 至 180 度的角度慢慢拆除顶部遮带。

应采取其他环境保护措施。产品在运输袋中以及这些包装袋开启后，应防止被灰尘、腐蚀性材料、湿气/水或其他化学物质（含氯或磷酸盐）等周边环境污染。具体来说，请勿用裸手接触电子器件，或让器件接触未戴面具的工作人员。虽然可以使用指套，但必须确保正确使用，并在发生污染时及时更换（即采用灭菌技术防止污染从一个表面转移到另一个表面）。手套是防止污染的更好选择。

应使用口罩防止说话导致的唾沫和潮气排出情况。还应穿戴工作服或长大褂。最后，最好穿保护鞋，以保持工作环境清洁。

请注意，在装配的所有区域，即从开始工作到结束，Allegro 要求工作人员在清洁室级环境中，从头到脚采用全副防护装备，包括完整头罩、护目镜、面罩、手套、全套衣服和鞋子。因此，正如 Allegro 失效分析所确定，客户退回部件的腐蚀可能来自客户的装配或终端应用。详见 Allegro 应用说明，器件接触化学品。

保存期限和车间寿命

表面贴装器件（SMD）和潮湿敏感等级（MSL）

SMD 产品可能对封装的成型化合物内的吸收水分敏感，并在经历板焊接回流时，可能在成形化合物和引脚之间出现脱层。针对一些回流温度为 260°C 或更低温度的封装（在运输箱的警告标签中说明），MSL 分级（J-STD- 020D.1）为每种 SMD 封装类型提供从 MSL 1 到 MSL 3 的等级。MSL 1 分级意味着封装非常牢固，并且回流时不易受水分影响；因此，“车间寿命”（零件能够免受环境温度和湿度因素影响的时间）是无限制的 MSL 1 级（≤30°C / 85% RH）。对于 MSL 2 级零件，车间寿命是 1年（≤30°C/60% RH）；MSL 3 是 168 小时（7 天）（≤30°C / 60% RH）。

针对车间寿命，客户只需关注 MSL 3 级器件。例如，如果客户只使用额定值为 MSL 3 的带盘产品，并且剩余产品接触到环境温度和湿度因素，则必须参考 J-STD-033C 表 7-1 车间寿命，以确定该零件的实际车间寿命。因此，暴露在 30°C /60% RH 环境中，如果回流温度为 260°C，7 天是最长车间寿命。（除非 Allegro 另有说明，否则如 MSL 分级，J-STD- 033C 所有表格都是基于 260°C 回流）。如果回流温度是 245°C，则最大车间寿命会长得多，并可能达到无限（目前没有针对所有器件的数据）。如果暴露在低于 30°C / 60% RH 的环境中，回流温度为 260°C，则车间寿命要长得多，并在 50% RH 时达到无限。大多数客户采用 230°C 到 245°C（最大值）的回流温度，并且处于 25°C 和60% - 70% RH 的环境，因此不必关注 MSL 3 级器件的车间寿命。

注意，通孔安装器件和焊接、压接或手工锡焊的器件不必考虑 MSL 因素，这是因为封装体不会超过板焊接的回流曲线温度。

可焊接性和长期储存

对于长期储存后的组件（如库存备件或“上次采购”的部件），客户常会遇到可焊接性问题。
标记为 MSL 2 级或 MSL 3 级的部件采用防潮袋（MBB）包装，袋内含有干燥剂（MSL 1 级器件可选）。MBB 为部件提供针对环境因素的防护。虽然为了防止封装体内出现“爆裂”脱层，建议为采用回流焊接的部件使用上述方法，但引脚的可焊接性不受影响。
Allegro 部件的端子采用 100% 镀锡或镍钯金（镍钯金）。
100% 镀锡部件受湿度和温度因素影响会出现轻微氧化现象。这种暴露因素累积的氧化水平不影响部件的焊接质量，在蒸气室经过 8 小时 Allegro 标准测试步骤和潮湿平衡测试的预处理部件就能表明上述观点，具体如下所示。有关更多信息，请参阅 Allegro 应用说明Allegro 产品（表面贴装和通孔安装）焊接方法。以下研究表明，锡镀层在室温下储存 10 年仍保持良好品质。

有关人员已经针对普通环境条件下，在抽屉内敞开储存长达 10 年的部件进行了可焊接性研究。其中包括经过 8 小时蒸汽预处理的样品。所有零件焊接良好。这表明，在室温条件下，长期存放不影响焊接性能，因此储存在密封袋中是绰绰有余的。

这些润湿平衡曲线显示 SG 封装部件（带有集成反向偏置磁铁的 4 引脚 SIP 封装）的润湿力与时间的比较，并且使用 0.5% 温和活性焊剂，浸入 SAC 305 混合物。浸泡 3 秒后，所有部件均显示出优异的最终润湿力（均超过 0.1 mN/mm）。
顶部的三条曲线代表在环境条件下分别储存 5、6 和 10 年的原始部件。底部的三条曲线代表在环境条件下分别储存 5、6 和 10 年经过 8 小时蒸汽老化处理的原始部件。
镍钯金引线上的镀金能够防止引线受温度和湿度因素影响发生氧化或劣化，因此保存期是无限的，不必采取特殊的预防措施。

图 1

储存期限

无论是否为 SMD，所有 Allegro 封装产品的最低保存期为 5 年。

对于未拆封的包装袋，如果采用带干燥剂的密封 MBB 包装，MSL 3 级部件的 SMD 保存期限大于 5 年，而 MSL 1 级和 MSL 2 级部件的保存期限为无限期。这假定 MBB 完好无损，因此，对于极长期储存，建议使用双袋包装。注意，MSL 1 级部件实际上并不需要使用 MBB，但建议对长期储存的部件使用。

如前所述，储存长达 10 年，焊接性能不受影响。

如果芯片或晶片储存期超过 5 年，也建议使用 MBB 和双袋包装。推荐的环境储存条件通常是 <25°C 和 <60% RH。