一、電子元器件工藝選型目的

電子元器件是電子產(chǎn)品的基礎部件，是電子產(chǎn)品能夠完成預定功能且不能再分割的電路基本單元。由于電子元器件的數(shù)量、品種眾多，因此它們的性能、可靠性等參數(shù)對整個電子產(chǎn)品的系統(tǒng)性能、可靠性、壽命周期等技術指標的影響極大。

國內(nèi)外失效分析資料表明，有近一半的元器件失效并非由于元器件的固有可靠性不高，而是由使用者對元器件的選擇不當或使用有誤造成的。因此，為了保證電子產(chǎn)品的可靠性，必須對電子元器件的選擇和應用加以嚴格控制。正確、有效地選擇和使用電子元器件是提高電子產(chǎn)品可靠性的一項重要工作。

在電子元器件的選擇過程中，除基本的電氣參數(shù)應滿足電路設計要求外，元器件的組裝特性也會直接影響電子產(chǎn)品（以下簡稱產(chǎn)品）組裝的工藝性。因此，設計人員選用元器件時，除電氣參數(shù)外，還應考慮元器件的安裝形式、引線的可焊性、元器件的耐熱能力、表面鍍層的耐清洗能力及元器件的可獲得性、經(jīng)濟性等要素，這些選用要素通常稱為工藝性要素。

電子元器件工藝選型目的就是：從電子元器件工藝性要素角度出發(fā)，對元器件進行選擇，確保所選用的元器件滿足所采用的工藝制程，避免DFM問題或質量問題的出現(xiàn)。

二、電子元器件工藝選型原則

電子元器件選型應考慮的要素很多，其中工藝性要素包括元器件包裝、元器件外觀、引腳鍍層、組裝工藝、可焊性及耐熱性等。

工藝選型時一般應遵循以下原則。

（1）基本原則

① 普遍性原則：所選的元器件應是被廣泛使用驗證過的，盡量少使用冷門、偏門元器件，減小開發(fā)風險。

② 高性價比原則：在功能、性能、使用率都相近的情況下，盡量選擇價格比較低的元器件，降低成本。

③ 采購方便原則：盡量選擇容易買到、供貨周期短的元器件。

④ 持續(xù)發(fā)展原則：盡量選擇在可預見的時間內(nèi)不會停產(chǎn)的元器件，禁止選用停產(chǎn)的元器件，優(yōu)選生命周期處于成長期、成熟期的元器件。

⑤ 可替代原則：盡量選擇功能和引腳兼容芯片品牌比較多的元器件。

⑥ 向上兼容原則：盡量選擇以前老產(chǎn)品用過的元器件。

⑦ 資源節(jié)約原則：盡量充分利用元器件的全部功能和引腳。

⑧ 降額設計原則：對于需要降額設計的元器件，盡量進行降額選型，參考標準參見GJB/Z 35—1993《元器件降額準則》。

⑨ 歸一化原則：在不影響功能、可靠性的前提下，盡量壓縮元器件的品種和供應商。

（2）便于生產(chǎn)原則

① 在滿足產(chǎn)品功能和性能的條件下，盡量選擇表面貼裝型元器件，盡量選擇間距寬和封裝復雜度低的型號，以降低生產(chǎn)難度，提高生產(chǎn)效率。

② 優(yōu)先選用密封真空包裝的型號，MSL（潮濕敏感度等級）大于2級（含）的，必須使用密封真空包裝。

③ 優(yōu)先選用卷帶包裝、托盤包裝的型號。如果是潮濕敏感等級為二級或以上的元器件，則要求盤狀塑料編帶包裝，盤狀塑料編帶必須能夠承受125℃的高溫。

④ 使用的材料要求滿足抗靜電、阻燃、防銹蝕、抗氧化等要求。

（3）可靠性原則

① 優(yōu)選質量穩(wěn)定、可靠性高的標準元器件，不允許選用已淘汰和禁用的元器件。未經(jīng)設計定型的元器件不能在可靠性要求高的軍工產(chǎn)品中正式使用。

② 對于航天產(chǎn)品，應盡可能選用制造工藝成熟的元器件，當采用新品元器件時，應按規(guī)定在系列型譜或軍用電子元器件新品指南范圍中選擇。

③ 新品元器件必須經(jīng)過設計定型，方能用于航天型號試（正）樣（S或Z）階段的產(chǎn)品上。對于新選用的新品元器件，在簽訂技術協(xié)議時，要做好技術交底，注意選擇新品研制執(zhí)行的總規(guī)范、明確相關的質量及可靠性要求。

④ 航天產(chǎn)品中，禁止使用材料及工藝存在固有缺陷的元器件，如鍺半導體器件、塑料半導體器件、點接觸二極管、半密封液體鉭電容器、0.5W（含0.5W）以下的空芯RJ電阻器等。在彈（箭）上、星上盡量減少鋁電解電容器等特殊結構的元器件。

⑤ 元器件的質量等級包括質量保證等級和失效等級。選型時應根據(jù)整機的可靠性要求和元器件保證大綱要求，選擇元器件的質量保證等級，在保證整機可靠性的前提下，同時滿足整機經(jīng)濟性的要求。

⑥ 對于某些繼承和凍結技術狀態(tài)的軍工及航天產(chǎn)品，不能由于凍結技術狀態(tài)而長期使用技術落后、質量保證等級低甚至存在可靠性隱患的元器件。應在充分驗證的前提下，積極選用技術先進、高可靠的元器件替代技術落后、質量保證等級低的元器件。

三、電子元器件工藝選型要求

目前，普遍使用的電子元器件從結構上可以分為有引線電子元器件和無引線電子元器件兩種，安裝方式多為表面。貼裝、通孔插裝、壓接安裝、螺紋連接和膠接。選用元器件時，應結合產(chǎn)品的結構特點，綜合考慮元器件的裝聯(lián)方式、布局密度、組裝廠的工藝和設備、元器件的可測試性、可更換性、可獲得性、電磁兼容性等。此外，元器件本身的封裝特點，包括引線間距、引線可焊性、耐受溫度和壓力的能力等也是工藝選型時應當注意的因素。

3.1尺寸要求

元器件的尺寸要求與所選用的安裝方式和工藝能力有關，同樣的元器件尺寸，在不同安裝方式與工藝能力下的可接受標準可能差距很大。

元器件尺寸的工藝選型要求主要包括以下幾個方面。

（1）設備能力對尺寸的要求

應盡量考慮選用與組裝廠的工藝和設備相適應的元器件。

（2）尺寸的公差要求

元器件必須在規(guī)格書中注明引腳中心距、引腳直徑（包括方形引腳的倒角直徑）、封裝體外形等尺寸的公差并符合標準要求。

（3）共面度的尺寸要求

元器件焊接面（焊盤/引腳/錫珠）的共面度要求如表1所示。

表1 元器件焊接面（焊盤/引腳/錫珠）的共面度要求

注：無引線陶瓷芯片載體封裝（LCCC）共面度指的是底面和焊端的共面度。

表面貼裝連接器引腳形式是“Solder Ball”和“Solder Charge”時只可接受0.12mm的共面度。

對于采用焊料球或焊料柱作為引腳的柵格陣列元器件，根據(jù)其是否熔化，共面度要求略有不同，主要是因為焊接過程中，熔化的焊料球會發(fā)生沉降，在一定程度上可以彌補共面性缺陷。BGA共面度要求如表2所示。

表2 BGA共面度要求

（4）組裝工藝對尺寸的要求

元器件的尺寸精度、引線間距、與安裝孔/焊盤的匹配性對組裝工藝的影響很大，因此為提高產(chǎn)品的可制造性和焊接質量，應對元器件尺寸嚴格把控。

① SMT制程對元器件尺寸的要求：目前貼片機的工藝能力，原則上基本可以滿足01005級別元器件焊接，但實際選用時，還應考慮良品率的限制。

對于元器件的引腳間距選擇，SMT制程元器件選用工藝要求建議參照表3執(zhí)行。

表3 SMT制程元器件選用工藝要求

② 手工焊接工藝對元器件尺寸的要求：手工焊接相比設備焊接，操作的一致性較差，對人的依賴較高，不同技術能力的操作者對元器件選用的可接受性差異也較大，應根據(jù)大多數(shù)人的平均能力情況進行考慮。

手工焊接元器件選用工藝要求如表4所示，該表給出了手工焊接中存在一些組裝問題，以及為解決這些問題而對元器件選型提出的特殊要求。

表4 手工焊接元器件選用工藝要求

3.2 可焊性鍍層要求

1．鍍層選型的目的

焊接，就是用加熱的方式使兩件金屬物體結合起來。如果在焊接的過程中需要熔入第三種物質，則稱為“釬焊”，所熔入的第三種物質稱為“焊料”。電子產(chǎn)品組裝中的“焊接”通常采用“軟釬焊”，即用錫、鉛等低熔點合金作為釬焊的焊料，因此俗稱“錫焊”。

從物理學的角度來看，焊接是一個“擴散”的過程，是一個在高溫下兩個或兩個以上物體表面分子相互滲透的過程。錫焊，就是讓熔化的焊料滲透到兩個被焊物體（如元器件引腳與印制電路板焊盤）的表面分子中，然后冷凝而使之結合。

從焊接機理可以看出，要獲得良好的焊接效果，需要具備以下五個基本條件。

① 被焊金屬材料必須具有可焊性；

② 被焊金屬表面應潔凈；

③ 正確選用助焊劑；

④ 正確選用焊料；

⑤ 控制好焊接溫度和時間。

在上述五個基本條件中，后四個條件可以通過優(yōu)化工藝予以滿足，而可焊性作為金屬材料的固有屬性一經(jīng)選定就被認為是不可改變的，因此，為獲得良好的焊接效果，在元器件選型時，要注意鍍層的選用。

可焊性在IPC標準中的定義是“金屬被焊料潤濕的能力”。而潤濕的廣義定義為：在基材上形成一層相對均勻、平滑、連續(xù)附著的焊料薄膜。這種潤濕是通過在規(guī)定的助焊劑和溫度條件下，測定熔融焊料在其上的實際潤濕面積和潤濕的最小時間來評估的。圖1為焊料在母材上潤濕情況示意圖，潤濕程度可以大致分為潤濕良好、部分潤濕和不潤濕三種情況，如圖1所示。

圖1 焊料在母材上潤濕情況示意圖

可焊性的評估主要看以下三個方面的內(nèi)容。

① 熔融焊料對基體金屬的潤濕性；

② 焊料和基體金屬的結合性；

③ 結合部位的可靠性。

對可焊性的測試，國際上各大標準組織如IEC、IPC、DIN、JIS等推薦了各種方法，但是從試驗的重復性和結果的易于解讀性來衡量，潤濕平衡法（Wetting Balance）是目前公認的進行定性和定量分析的可焊性測試方法。

潤濕平衡法又叫表面張力法，是利用專用測量裝置將試件從一垂直安裝的高靈敏度的力學傳感器上懸吊下來，以規(guī)定的速度浸漬到規(guī)定溫度的熔融焊料槽中，當試件底部的焊端浸漬至規(guī)定的深度時，作用于試件上的浮力和表面張力在垂直方向上的合力即為潤濕力，使用該潤濕力與時間的關系來定量表征試件的可焊性。潤濕平衡法測量裝置示意圖如圖2所示。

圖2 潤濕平衡法測量裝置示意圖

通過可焊性測試，可以定量地評估電子元器件鍍層的可焊性，大幅消除焊接缺陷，保證焊接可靠性，降低產(chǎn)品的返修率，提高生產(chǎn)效率、降低制造成本、提高產(chǎn)品質量?？梢?，對于元器件焊接而言，引腳的可焊性與焊接的可靠性之間有著密切的關系，只有選用具有良好可焊性鍍層引腳的元器件，才能在合適的焊料、助焊劑、焊接條件下獲得可靠的焊接。因此，對電子元器件的可焊性鍍層進行工藝選型十分必要。

2．電子元器件常用可焊性鍍層介紹

焊接過程是熔化的焊料和被焊接基體金屬結晶組織之間通過合金反應，將金屬和金屬結合在一起的過程。許多單金屬或合金均可以和SnPb、SnAgCu等發(fā)生冶金反應生成IMC，從理論上講，它們均可以作為元器件引腳的可焊性鍍層。

實際應用中，可焊性鍍層可分為以下三類。

① 可熔鍍層：焊接過程中，鍍層金屬熔化，如純Sn鍍層或SnPb、SnAgCu、SnCu、SnBi等Sn基鍍層等。

② 可溶鍍層：焊接過程中，鍍層金屬不熔化，但金屬鍍層可以溶解于焊料合金中，如Au、Ag、Cu、Pd等。

③ 不熔也不溶解鍍層：焊接過程中，鍍層既不熔化也不溶解于焊料中，如Ni、Fe、Sn-Ni等鍍層。

表5 電子元器件引腳常用的鍍層類型及特點

3．可焊性鍍層選用要求

（1）鍍層外觀要求

要求引腳表面鍍層外觀清潔，鍍層覆蓋均勻飽滿，無任何可見污染物和銹蝕、裂紋、露底、黑斑、針孔、劃痕、燒焦、剝落、變色等缺陷。

（2）鍍層的材料及厚度要求

元器件供應商應提供元器件引腳/端子表面鍍層說明和相關測試報告。

有鉛元器件鍍層要求如表6所示。

表6 有鉛元器件鍍層要求

注：Ag焊料一般不推薦使用，如果必須選用，則應采用真空包裝，且使用含銀焊料；AgPt在貼片電阻、電容元器件中禁止使用。

無鉛元器件鍍層要求如表7所示。

表7無鉛元器件鍍層要求

（3）可焊性要求

通孔插裝元器件，其引出端的可焊性應符合GB 2423.28和GB 2423.32要求。表面貼裝元器件的引線或電極的可焊性鍍層如果為SnPb合金，其鍍層厚度為5～7μm，鍍層中錫含量應在60%～63%，片式元器件電極表面上的缺陷面積應小于電極總面積的5%。

3.3 耐熱性能要求

1．溫度對電子元器件的影響

數(shù)據(jù)表明，電子元器件的故障率隨溫度的升高呈指數(shù)增加，而電子產(chǎn)品的工作性能和可靠性則與溫度的變化成反比。為了提高電子產(chǎn)品的可靠性，合理的熱設計是必不可少的。在合理的熱設計中，除散熱結構設計外，選用耐熱性能良好的電子元器件也是十分關鍵的。電子元器件的耐熱性能包括耐工作溫度和耐焊接溫度兩個方面。

① 溫度對真空元器件的影響。

過高的溫度對真空元器件玻璃殼和內(nèi)部結構均有不良的影響。溫度過高會使玻璃殼因熱應力而損壞，同時也能使管內(nèi)的氣體電離，電離后的離子將轟擊陰極，破壞其鍍層，導致發(fā)射率下降，加速老化，縮短其工作壽命。因此，真空元器件的玻璃殼溫度不得超過150～200℃。

② 溫度對功率器件的影響。

功率器件的結溫是由功率器件的耗散功率、環(huán)境溫度及散熱情況決定的，而功率器件結溫對其工作參數(shù)及可靠性有很大的影響：

●功率器件的電流放大倍數(shù)隨結溫的升高而增大，這將引起工作點的漂移，增益不穩(wěn)定，可能造成多級放大器自激或振蕩器頻率不穩(wěn)定等不良后果。

●當功率器件的結溫升高時，會使穿透電流和電流放大倍數(shù)迅速增加，集電極電流的增大促使結溫進一步升高，而結溫升高又使電流進一步增大，最終導致元器件被“熱擊穿”。為了防止熱擊穿，功率器件的結溫不宜過高。

③ 溫度對電阻的影響。

溫度的升高會導致電阻的使用功率下降。如RTX型碳膜電阻，當環(huán)境溫度由40℃增至100℃時，允許使用的實際功率將降為標稱值的20%；又如RJ-0.125W金屬電阻，當環(huán)境溫度由70℃增至125℃時，允許使用功率為標稱值的20%。

此外，溫度的變化對阻值大小有一定的影響，溫度每升高或降低10℃，電阻大約要變化1%。

④ 溫度對電容器的影響。

溫度對電容器的影響主要體現(xiàn)為降低其使用時間。通常認為，當在超過規(guī)定使用溫度下工作時，每提高10℃，使用時間就要減少一半。此外，溫度的變化也會引起電容、功率因素等參數(shù)的變化。因此，對各種電容器的允許工作溫度也進行了規(guī)定。

⑤ 溫度對電感類器件（變壓器、扼流圈）的影響。

溫度對變壓器、扼流圈等元器件的影響：除減少其使用時間外，還會使材料的絕緣性能下降。一般變壓器、扼流圈的允許溫度要低于90℃。

2．電子元器件工作溫度的選用要求

對于元器件的工作溫度選擇，一般只需根據(jù)產(chǎn)品本身特點確定元器件的質量等級即可。不同質量等級的電子元器件的工作溫度范圍是：

① 商業(yè)級元器件的工作溫度范圍是0～+70℃。

② 工業(yè)級元器件的工作溫度范圍是?40～+85℃。

③ 軍品級元器件的工作溫度范圍是?55～+150℃。

④ 汽車工業(yè)級元器件的工作溫度范圍是?40～+125℃。

3．電子元器件耐焊接溫度的選用要求

（1）焊接工藝對元器件耐溫的要求

電子元器件的耐熱性能還包括耐焊接溫度。而對于元器件耐焊接溫度的要求，則需根據(jù)產(chǎn)品的組裝工藝來確定，因為不同的焊接工藝對元器件的耐熱能力要求是不同的。

不同焊接工藝對元器件的耐熱能力要求如下：

① 熱風回流焊工藝：要求能在215～230℃溫度下，承受至少10個焊接周期的加熱。

② 波峰焊工藝：要求能在260℃溫度下持續(xù)10s。

③ 氣相焊工藝：要求能在215℃下溫度持續(xù)60s。

④ 紅外回流焊工藝：要求能在230℃溫度下持續(xù)20s。

因此在選用元器件時，應遵循與生產(chǎn)單位焊接設備相適應的原則。

（2）元器件封裝及內(nèi)部連接工藝要求

元器件耐高溫性能，除與封裝材料有關外，還與其內(nèi)部連接方式有關。IC的內(nèi)部連接方法有金絲球焊、超聲壓焊，還有倒裝焊等方法，特別是BGA、CSP和組合式復合元器件、模塊等新型元器件，其內(nèi)部連接用材料通常采用表面組裝用的相同焊料，連接工藝也是回流焊工藝，因此也要符合回流焊鉛焊接的要求。

（3）組裝工藝對元器件的特殊耐溫要求

在電子元器件選用過程中，由于工藝制程原因，對元器件有特殊溫度要求時，工藝人員應在選型之初提前與廠家溝通，達成一致意見，并將協(xié)商結果加入規(guī)格書。

設備焊接條件對元器件的耐溫要求如表8所示。

表8 設備焊接條件對元器件的耐溫要求

注：

? 數(shù)據(jù)來源：IPC/JEDEC J-STD-020D；

? 所有封裝元器件能承受5次焊接者為優(yōu)選元器件；

? 所有支持波峰焊接的元器件必須能支持2次正常波峰焊接；

? 所有支持回流焊接的元器件必須能支持3次正常波峰焊接；

? 元器件支持手工返修的能力為：350℃，持續(xù)5s。

手工焊接對元器件的耐溫要求如表9所示（僅供參考）。

表9 手工焊接對元器件的耐溫要求

注：實際焊接過程中，由于焊盤設計和印制板散熱情況的不同，參數(shù)略有調整。

3.4 耐潮濕性能要求

1．濕度對電子元器件的危害

據(jù)統(tǒng)計，全球每年有1/4以上的工業(yè)制造不良品與潮濕的危害有關。對于電子工業(yè)，潮濕的危害已經(jīng)成為影響產(chǎn)品質量的主要因素之一。電子元器件看起來是密封和防潮的，但實際情況恰恰相反，隨著時間的推移，元器件會不斷吸收空氣中的潮氣，吸潮程度與構成元器件的材料成分和制造工藝、運輸及使用條件密切相關。大氣中的水分會通過擴散滲透到濕度敏感元器件的封裝材料內(nèi)部。

在組裝過程中，元器件將經(jīng)歷溫度迅速變化的過程。以回流焊為例，在回流區(qū)，整個元器件要在183℃以上持續(xù)60～90s，最高溫度可能在210～235℃（SnPb共晶）。無鉛焊接的峰值會更高（245℃左右），在高溫作用下，元器件內(nèi)部的水分會快速轉變?yōu)闊嵴羝?，氣壓的突變將導致封裝體快速膨脹，膨脹的程度與封裝材料成分、實際吸收的濕氣量、加熱溫度、加熱速度及封裝體厚度等因素有關。當膨脹壓力引起的變形達到一定程度后，構成元器件的不同材料之間的配合會失去調節(jié)，各種連接會產(chǎn)生不良變化，進而導致元器件剝離分層或爆裂（通常稱作“爆米花”現(xiàn)象），元器件的電氣性能受到影響或破壞。

與靜電敏感器件ESD的失效一樣，大多數(shù)情況下，對于濕度敏感元器件MSD的失效，通過肉眼是很難察覺的，有時甚至在測試過程中也不能完全發(fā)現(xiàn)。這種失效會作為可靠性隱患長期存在于電子產(chǎn)品中，一旦遇到外部條件變化，隨時可能爆發(fā)。事實上，濕度因素對電子組裝生產(chǎn)直通率和產(chǎn)品可靠性的影響不亞于靜電因素和溫度因素。

為減小潮濕影響，電子產(chǎn)品的生產(chǎn)和存儲環(huán)境濕度都應該在40%以下，有些品種還要求濕度更低。

表10給出了不同階段，潮濕對不同類型元器件的影響（推薦）。

表10 潮濕對不同類型元器件的影響（推薦）

2．濕度敏感元器件的概念和分級

濕度敏感元器件（MSD）是指因吸收空中的水汽而導致功能喪失或可靠性降低的元器件。根據(jù)標準，MSD主要指非氣密性（Non-Hermetic）SMD器件，包括塑料封裝器件、其他透水性聚合物封裝（環(huán)氧、有機硅樹脂等）器件。一般IC、芯片、電解電容、LED等都屬于非氣密性SMD器件。

J-STD-020給出了元器件潮濕敏感等級（Moisture Sensitivity Level，MSL）劃分，IPC-M190J-STD-033則針對潮濕敏感元器件（MSD）問題提出了傳輸、包裝、運送及應用方面的建議和要求。元器件濕度敏感等級如表11所示。

表11 元器件濕度敏感等級

表11中部分名詞含義：

① MBB：Moisture Barrier Bag，即防潮真空包裝袋，該袋同時要考慮ESD保護。

② HIC：Humidity Indicator Card，即濕度顯示卡，顯示包裝袋內(nèi)的潮濕程度，一般有若干圓圈，分別代表相對濕度10%、20%、30%等，各圓圈內(nèi)原色為藍色，當某圓圈內(nèi)由藍色變?yōu)樽霞t色時，則表明袋內(nèi)已達到該圓圈對應的相對濕度；當某圓圈內(nèi)再由紫紅色完全變?yōu)榈t色時，則表明袋內(nèi)已超過該圓圈對應的相對濕度。若濕度顯示超過30%，即30%的圓圈內(nèi)HIC卡顏色完全變成了淡紅色，表明生產(chǎn)前需要進行烘烤。

③ 警告標簽：Warning Label，即防潮包裝袋外的含MSIL（Moisture Sensitive Identification Label）符號、芯片的潮濕敏感等級（或含密封存儲條件和拆封后存放最長時間及受潮后烘烤條件）和包裝袋本身密封日期的標簽。若標簽上沒有注明濕度敏感等級，可以參考條形碼上的說明。

對于濕度敏感等級為2a～5a的元器件，在一盤原包裝需拆開部分使用時，剩余材料必須立即做真空包裝，并貼上時間控制標簽；打開包裝后的元器件，應根據(jù)濕度敏感等級，在規(guī)定的時間內(nèi)完成焊接，若打開包裝的元器件累計暴露時間超規(guī)定時間未使用，需對元器件進行烘烤，之后才能再使用。

SMT濕度敏感元器件烘烤條件對照表如表12所示。

表12 SMT濕度敏感元器件烘烤條件對照表

3．濕度敏感元器件的選用要求

濕度敏感元器件（MSD）對SMT生產(chǎn)直通率和產(chǎn)品可靠性的影響不亞于ESD，做好濕度敏感元器件的工藝選型，對于提高電子產(chǎn)品的良品率、提高產(chǎn)品的可靠性具有重要作用。

濕度敏感元器件工藝選型的一般原則是：

① 優(yōu)選防潮等級≤4級的物料。

② 對于等級為5級、5a級和6級的物料的選用要嚴格限制，在工藝能力不能支持的情況下，禁止選用5級以上的防潮物料。

除了工藝選型的一般原則，還應考慮物料狀態(tài)對濕度敏感等級和處理要求的影響，例如：

① 與IC托盤封裝相比，卷帶封裝可以延長元器件的暴露時間，相當于提升了1或2個等級。

② 無鉛焊接的高溫環(huán)境則會使MSD的濕度敏感性至少下降1或2個等級。

③ 此外，實際生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)線的頻繁切換會使許多已經(jīng)裝到貼片機上的元器件不得不拆下來。這就意味著，大量沒有用完的托盤元器件和卷帶器件暫時需要儲存起來以備后用。這些封裝在托盤和卷帶里的沒有用完的濕度敏感元器件，很可能在重返生產(chǎn)線并進行最后的焊接以前，超過了其最大濕度容量。

3.5 防靜電性能要求

1．靜電對電子元器件的危害

靜電的基本物理特性為：吸引或排斥，與大地有電位差，會產(chǎn)生放電電流。這三種特性會對電子元器件產(chǎn)生四種影響：

① 靜電吸附灰塵、改變線路間的阻抗，影響產(chǎn)品的功能與壽命。

② 靜電放電（Electro Static Discharge，ESD）破壞，造成電子元器件損傷（或完全破壞；或仍能工作，壽命受損）。

③ 靜電放電產(chǎn)生的電磁場幅度很大（達到幾百V/m）、頻譜極寬（從幾兆Hz到幾千兆Hz），對電子產(chǎn)品造成干擾甚至損壞（電磁干擾）。

④ 靜電放電時所產(chǎn)生的電場或電流發(fā)出的熱量也會使元器件受傷（潛在損傷）。

其中，ESD是指帶電體周圍的場強超過周圍介質的絕緣擊穿場強時，因介質產(chǎn)生電離而使帶電體上的靜電荷部分或全部消失的現(xiàn)象。靜電放電是高電位、強電場、瞬時大電流的過程，與此同時，靜電放電會產(chǎn)生強烈的電磁輻射，形成電磁脈沖。ESD是引發(fā)電子元器件失效的主要因素。

隨著集成電路、MOS電路和表面貼裝元器件（SMD）的廣泛應用和工藝技術的發(fā)展，元器件對靜電放電的敏感性增加。雖然靜電放電的能量對分立元器件的影響較小，但是對MOS器件的損害是致命性的。除致使元器件失效外，它產(chǎn)生的靜電場會造成元器件的“軟擊穿”，從而給電子產(chǎn)品造成隱患或潛在的故障，直接影響電子產(chǎn)品的質量及可靠性。

靜電放電可造成靜電敏感元器件的功能失效和參數(shù)退化。失效的主要機理有熱二次擊穿、金屬鍍層融熔、介質擊穿、氣弧放電、表面擊穿、體擊穿等。靜電對元器件造成的

損傷可能是永久性的，也可能是暫時性的；既可能是突發(fā)失效，也可能是潛在失效。如果元器件徹底失效，在生產(chǎn)及品質管理中能夠及時察覺并排除，則影響較小，而如果元器件只是輕微受損，在正常測試下則不易發(fā)現(xiàn)。另外，在運輸途中，摩擦、碰撞、接觸帶有靜電的物體也會產(chǎn)生靜電，從而導致元器件受損，這種潛在的和突發(fā)的失效更難預防，其損失亦難以預測。

靜電失效對電子產(chǎn)品的可靠性影響十分普遍，電子產(chǎn)品在設計與使用過程中必須做好靜電防護措施。對電子元器件的選用也要考慮防靜電要求。

2．靜電敏感元器件的概念和分級

靜電敏感元器件（Static Sensitive Devices，SSD）是對容易因靜電放電而引起損傷的元器件的統(tǒng)稱。為避免物料因不正當操作而導致靜電損壞，需要在來料驗收、儲存、配送、預加工、焊接、組裝過程中采用靜電防護措施。

靜電敏感等級分級如表13所示。

表13 靜電敏感等級分級

注：靜電敏感度≥16000V以上的元器件、組件被認為是非靜電敏感產(chǎn)品。

常見靜電敏感元器件的靜電敏感等級分級，如表14所示。

表14 常見靜電敏感元器件的靜電敏感等級分級

3．靜電敏感元器件選用要求

靜電敏感元器件的選用與產(chǎn)品設計需要及工藝制程能力有關，不同制造單位對靜電的控制能力不同，對電子元器件的靜電敏感等級要求也不同。

① 一般情況下，選用元器件時，優(yōu)選元器件靜電敏感度等級在HBM Class 1B（500～1000 V）及以上級。

② 不推薦選用靜電敏感度HBM Class 1A（250～500 V）的靜電敏感元器件。

③ 限制選用靜電敏感度HBM Class 0（0～250 V）的靜電敏感元器件。

值得注意的是：對于所有靜電敏感元器件的使用，產(chǎn)品設計過程中均應提供ESD保護，其中單板組件的靜電防護能力應＞2000V，整機產(chǎn)品的靜電防護能力應＞4000 V。具體要求見《GJB 1649電子產(chǎn)品防靜電放電控制大綱》。

3.6 元器件包裝要求

1．貼片元器件的包裝要求

（1）一般片式阻容類元器件

優(yōu)選編帶包裝元器件，可選托盤包裝元器件，不推薦選用管裝和散裝元器件。

（2）IC芯片類元器件

優(yōu)選編帶包裝元器件，可選托盤包裝元器件，不推薦選用管裝和散裝元器件。

（3）存儲器類IC元器件

優(yōu)選托盤包裝元器件，不推薦管裝和編帶包裝元器件。

（4）軍品航天散料

片式表面貼裝元器件應放入防靜電袋中，IC芯片應放入獨立的托盤或專用的帶有減振防護功能的防靜電盒中。

（5）覆蓋帶

① 應確保其密封良好，覆蓋帶不能存在任何空洞和裂紋。

② 覆蓋帶應居于卷帶中央位置，不能發(fā)生明顯移位，嚴禁覆蓋帶因為位置偏移或尺寸過大而遮住圓形齒輪孔的任何部分。

③ 覆蓋帶應保證自身具有足夠的抗拉強度，對于8mm卷帶寬度的覆蓋帶，抗拉強度應不小于700g，對于12～32mm卷帶寬度的覆蓋帶，抗拉強度應不小于1000g，對于44mm卷帶寬度的覆蓋帶，抗拉強度應不小于1300g。

④ 覆蓋帶與卷帶應保持合適的剝離強度，任何情況下覆蓋帶與卷帶的最小剝離力不能小于10g，以保證在正常的運輸、存儲及生產(chǎn)過程中元器件不會脫離卷帶。

（6）卷帶

① 對于8mm的卷帶，最大剝離力應小于100g，對于12～56mm的卷帶，最大剝離力應小于130g，對于72mm及以上的卷帶，最大剝離力應小于150g。

② 對于卷帶，圓形齒輪孔必須位于進料方向的左邊且不能存在錯位。

③ 腔體與元器件之間應保證合適的間隙，不能因腔體過小導致取料困難，也不能因腔

體過大導致元器件位置偏移過大或導致元器件翻轉。

④ 腔體應具有足夠強度，以保證在運輸、存儲和生產(chǎn)過程中不發(fā)生變形和破裂，進而避免元器件引腳變形和損傷。

⑤ 圓形齒輪孔尺寸的詳細要求見EIA-418-C中的相關規(guī)定，腔體與元器件間間隙的要求為：8～12mm（0.5mm）；16～200mm（1mm）。

（7）其他要求

① 覆蓋帶、載帶應保證干凈整潔、無污染、無紙屑等多余物。

② 包裝標識應清晰可見，規(guī)格書中必須注明存儲條件和存儲時間。

③ 溫度敏感、濕度敏感、靜電敏感元器件應注明等級和使用要求。

2．插裝及壓接元器件的包裝要求

① 包裝應兼具防靜電、防撞壞、方便取用的特點，優(yōu)選管裝或盤裝形式。

② 包裝與元器件間應保持合理間隙，必要時，采用防靜電泡棉填充，以確保元器件在包裝中不會晃動，且元器件引腳懸空。

③ 靜電敏感元器件/潮濕敏感元器件的外包裝上應貼有靜電敏感標識/潮濕敏感標識。

④ 對于編帶型插裝元器件，應確保元器件引腳全部固定在編帶上，以利于批量成型操作。

⑤ 所有外包裝不應有嚴重的變形或壓傷痕跡，否則拒收，外包裝有輕微劃傷但內(nèi)包裝不受損時可以接收。

3.7 其他工藝選型要求

電子元器件焊接完成后，還要進行清洗、檢驗。對于部分高可靠產(chǎn)品，還需進行三防涂覆和灌封、粘固操作，在選用電子元器件時，也應考慮相關要求。