DIN EN 60749-20-2010 Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 20 Resistance of plastic encapsulated SMDs to the combined effect of moisture and soldering.pdf

1、April 2010DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 16DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 31.0

2、80.01!$#i“1570070www.din.deDDIN EN 60749-20Halbleiterbauelemente Mechanische und klimatische Prfverfahren Teil 20: Bestndigkeit kunststoffverkappter oberflchenmontierbarerBauelemente (SMD) gegenber der kombinierten Beanspruchung vonFeuchte und Ltwrme (IEC 60749-20:2008);Deutsche Fassung EN 60749-20:

3、2009Semiconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 20: Resistance of plastic encapsulated SMDs to the combined effect of moisture andsoldering heat (IEC 60749-20:2008);German version EN 60749-20:2009Dispositifs semiconducteurs Mthodes dessais mcaniques et climatiques Partie 20: Rsis

4、tance des CMS botiers plastique leffet combin de lhumidit et de lachaleur de brasage (CEI 60749-20:2008);Version allemande EN 60749-20:2009Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN EN 60749-20:2003-12Siehe jedoch Beginn derGltigkeitwww.beuth.deGesamtumfang 28 SeitenD

5、IN EN 60749-20:2010-04 2 Beginn der Gltigkeit Die von CENELEC am 2009-09-01 angenommene EN 60749-20 gilt als DIN-Norm ab 2010-04-01. Daneben darf DIN EN 60749-20:2003-12 noch bis 2012-09-01 angewendet werden. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN EN 60749-20:2007-10. Fr diese Norm

6、ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleiterbauelemente“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Mit den Nationalen Funoten N1) bis N3) weist das DKE/K631 den Anwender dieser Norm auf bertragungsfehler in. der IEC 60749-20:

7、2008 hin, die wegen der Verpflichtung zur unvernderten bernahme der EN 60749-20 nicht im Text gendert werden drfen. Die Hinwiese wurden auch an die IEC weitergegeben. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 47 Semiconductor devices“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt di

8、eser Publikation bis zu dem Datum (maintenance result date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgea

9、usgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug ge

10、nommenen Norm. Fr den Fall einer datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Num

11、mer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenwerk aufgenommen. nderungen Gegenber DIN EN 60749-20:2003-12 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Anpassung einiger Klassifikationen d

12、er DIN EN 60749-20 an die in IPC/JEDEC J-STD-020C verwen-deten Klassen; b) Verweis auf DIN EN 60749-35 anstelle auf Anhang A der DIN EN 60749-20:2003; c) berarbeitung bezglich bleifreier Ltverbindungen; d) Berichtigung einiger Fehler in DIN EN 60749-20:2003; e) redaktionelle berarbeitung der Deutsch

13、en Fassung. Frhere Ausgaben DIN EN 60749-20: 2003-12 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 60749-20 November 2009 ICS 31.080.01 Ersatz fr EN 60749-20:2003Deutsche Fassung Halbleiterbauelemente Mechanische und klimatische Prfverfahren Teil 20: Bestndigkeit kunststoffverkappter oberflch

14、enmontierbarer Bauelemente (SMD) gegenber der kombinierten Beanspruchung von Feuchte und Ltwrme (IEC 60749-20:2008) Semiconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 20: Resistance of plastic encapsulated SMDs to the combined effect of moisture and soldering heat (IEC 60749-20:2008) Di

15、spositifs semiconducteurs Mthodes dessais mcaniques et climatiques Partie 20: Rsistance des CMS botiers plastique leffet combin de lhumidit et de la chaleur de brasage (CEI 60749-20:2008) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2009-09-01 angenommen. Die CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/

16、CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Zentralsekr

17、etariat oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht u

18、nd dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Lit

19、auen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for

20、Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation Electrotechnique Zentralsekretariat: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2009 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 60749-20:2

21、009 DDIN EN 60749-20:2010-04 EN 60749-20:2009 Vorwort Der Text des Schriftstcks 47/1989/FDIS, zuknftige 2. Ausgabe von IEC 60749-20, ausgearbeitet von dem IEC TC 47 Semiconductor devices“, wurde der IEC-CENELEC Parallelen Abstimmung unterworfen und von CENELEC am 2009-09-01 als EN 60749-20 angenomme

22、n. Diese Europische Norm ersetzt EN 60749-20:2003. Im Wesentlichen wurden folgende nderungen vorgenommen: Anpassung einiger Klassifikationen der EN 60749-20 an die in IPC/JEDEC J-STD-020C verwendeten Klassen; Verweis auf EN 60749-35 anstelle auf Anhang A der EN 60749-20:2003; berarbeitung bezglich b

23、leifreier Ltverbindungen; Berichtigung einiger Fehler in EN 60749-20:2003. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2010-06-01 sptestes Datum, z

24、u dem nationale Normen, die der EN entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2012-09-01 Der Anhang ZA wurde von CENELEC hinzugefgt. Anerkennungsnotiz Der Text der Internationalen Norm IEC 60749-20:2008 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als Europische Norm angenommen. 2 DIN EN 60749-

25、20:2010-04 EN 60749-20:2009 Inhalt SeiteVorwort .2 1 Anwendungsbereich.5 2 Normative Verweisungen .5 3 Allgemeine Beschreibung 5 4 Prfeinrichtungen und -mittel .5 4.1 Klimakammer .5 4.2 Reflow-Ltanlagen .5 4.3 Prftrger (Holder, Carrier) 6 4.4 Wellen-Ltanlage .6 4.5 Flssigkeit fr das Dampfphasen-Refl

26、owlten.6 4.6 Flussmittel (Flux)6 4.7 Lot.6 5 Durchfhrung6 5.1 Anfangsmessungen6 5.2 Trocknen 7 5.3 Moisture-Soaking (Feuchtesttigung/-durchtrnkung).7 5.4 Ltwrme-Beanspruchung .9 5.5 Nachbehandlung 12 5.6 Endmessungen 13 6 Angaben, die in den entsprechenden Spezifikationen festzulegen sind13 Anhang A

27、 (informativ) Details und Erluterungen zum Prfverfahren bezglich der Bestndigkeit kunststoffverkappter SMD gegenber der kombinierten Beanspruchung von Feuchte und Ltwrme15 A.1 Erluterung zum Moisture-Soaking (Feuchtedurchtrnkung) 15 A.1.1 Leitfaden fr das Moisture-Soaking .15 A.1.2 Betrachtungen zur

28、 Wirkungsweise des Moisture-Soaking.15 A.2 Durchfhren der Messung des Feuchteanteils 20 A.3 Erwrmungsarten beim Lten 20 A.3.1 Temperaturprofile fr das Infrarot/Konvektions- und Konvektions-Reflowlten 20 A.3.2 Temperaturprofil fr das Dampfphasen-Reflowlten .23 A.3.3 Erwrmungsbeanspruchungen beim Well

29、en-Lten .23 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen 26 Bilder Bild 1 Messmethode zur Bestimmung des Temperaturprofils eines zu prfenden Bauelementes.6 Bild 2 Ltwrmebeanspruchung beim Wellen-Lten.12 Bild A.1 Verla

30、uf der Feuchtediffusion bei 85 C; 85 % rF .16 Bild A.2 Bestimmung der Kunststoff-Dicke und der ersten bergangsflche.16 3 DIN EN 60749-20:2010-04 EN 60749-20:2009 SeiteBild A.3 Dauer bis zur Sttigung beim Moisture-Soaking bei 85 C als Funktion der Kunststoff-Dicke.16 Bild A.4 Temperaturabhngigkeit de

31、s gesttigten Feuchteanteils im Kunststoff 17 Bild A.5 Abhngigkeit des Feuchteanteils im Kunststoff an der ersten bergangsflche von Kunststoff-Dicke unter verschiedenen Soaking-Bedingungen.17 Bild A.6 Abhngigkeit des Feuchteanteils im Kunststoff an der ersten bergangsflche von der Kunststoff-Dicke, b

32、ezogen auf das Verfahren A beim Moisture-Soaking 18 Bild A.7 Abhngigkeit des Feuchteanteils im Kunststoff an der ersten bergangsflche von der Kunststoff-Dicke, bezogen auf Verfahren B beim Moisture-Soaking .19 Bild A.8 Abhngigkeit des Feuchteanteils im Kunststoff an der ersten bergangsflche von der

33、Kunststoff-Dicke, bezogen auf das Verfahren B mit der Bedingung B2 beim Moisture-Soaking.19 Bild A.9 Temperaturprofil bei Infrarot/Konvektions- und Konvektions-Reflowlten fr SnPb-eutektischen Montageprozess21 Bild A.10 Temperaturprofil bei Infrarot/Konvektions- und Konvektions-Reflowlten fr Pb-freie

34、n Montageprozess .21 Bild A.11 Klassifikationsprofil.23 Bild A.12 Temperaturprofil bei Dampfphasen-Reflowlten (Beanspruchungsklasse II-A)23 Bild A.13 Ltbad-Tauchverfahren24 Bild A.14 Relationen zwischen Infrarot/Konvektions-Reflowlten und Schwall-Lten 24 Bild A.15 SMD-Krpertemperatur whrend des Well

35、en-Ltens 25 Tabellen Tabelle 1 Moisture-Soaking-Bedingungen fr nicht im Dry-Pack verpackte SMD 7 Tabelle 2 Moisture-Soaking-Bedingungen fr im Dry-Pack verpackte SMD (Verfahren A)8 Tabelle 3 Moisture-Soaking-Bedingungen fr im Dry-Pack verpackte SMD (Verfahren B)9 Tabelle 4 SnPb-eutektischer Prozess K

36、lassifikation der Reflow-Lttemperaturen 10 Tabelle 5 Pb-freier Prozess Klassifikation der Reflow-Lttemperaturen11 Tabelle 6 Bedingungen fr die Ltwrmebeanspruchung beim Dampfphasen-Reflowlten 11 Tabelle 7 Bedingungen fr das Tauchen beim Wellen-Lten .12 Tabelle A.1 Vergleich zwischen realen Lagerungsb

37、edingungen und quivalenten Bedingungen des Moisture-Soaking vor der Ltwrmebeanspruchung.17 Tabelle A.2 Klassifikationsprofile.22 4 DIN EN 60749-20:2010-04 EN 60749-20:2009 1 Anwendungsbereich Dieser Teil der IEC 60749 legt ein Verfahren fest zum Bewerten der Ltwrmebestndigkeit von Halblei-terbauelem

38、enten, die als kunststoffverkappte oberflchenmontierbare Bauelemente (SMD, en: Surface Mounted Device) montiert wurden. Dieses Prfverfahren ist zerstrend. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt n

39、ur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 60068-2-20:2008, Environmental Testing Part 2-20: Tests Test T: Test methods for solderability and resistance to soldering heat of devices wi

40、th leads IEC 60749-3, Semiconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 3: External visual inspection IEC 60749-35, Semiconductor devices Mechanical and climatic test methods Part 35: Acoustic microscopy for plastic encapsulated electronic components 3 Allgemeine Beschreibung Bei kunst

41、stoffverkappten SMD knnen sowohl Risse im Bauelementegehuse (Package-Cracks) als auch elektrische Fehler entstehen, wenn die Wrmebeanspruchung beim Lten ein Ansteigen des Wasserdampf-drucks der whrend der Lagerung im SMD absorbierten Feuchte verursacht. Diese Ausfallaspekte werden hier bewertet. Mit

42、 dem vorliegenden Prfverfahren wird die Ltwrmebestndigkeit der SMD bewertet, nachdem sie einer simulierten Umgebung ausgesetzt wurden, welche die SMD mit Feuchte bis zur Sttigung (Moisture-Soaking) beansprucht, wie sie bei einer Lagerung der SMD im Dry-Pack oder einem Lagerraum auftritt. 4 Prfeinric

43、htungen und -mittel 4.1 Klimakammer Die Klimakammer muss geeignet sein, eine Umgebungsbeanspruchung auszuben, die den Temperaturen und relativen Feuchten nach 5.3 entspricht. 4.2 Reflow-Ltanlagen Die Temperaturprofile der Infrarot/Konvektions-, Konvektions- und Dampfphasen-Reflow-Ltanlagen mssen den

44、 Bedingungen der Ltwrmebeanspruchung nach 5.4.2 und 5.4.3 entsprechen. Die Betriebseinstellungen der Reflow-Ltanlagen mssen dem Temperaturprofil entsprechen, dem das Bauelement whrend der Ltwrmebeanspruchung ausgesetzt ist, dabei ist das Temperaturprofil auf der Oberseite des zu prfenden Bauelemente

45、s wie in Bild 1 dargestellt zu messen. 5 DIN EN 60749-20:2010-04 EN 60749-20:2009 ANMERKUNG Die thermische Leitfhigkeit des Klebers oder des Klebestreifens sollte gut sein. Bild 1 Messmethode zur Bestimmung des Temperaturprofils eines zu prfenden Bauelementes 4.3 Prftrger (Holder, Carrier) Wenn in d

46、er entsprechenden Spezifikation nicht anders festgelegt, darf fr den Prftrger jeder beliebige Leiterplattenwerkstoff wie Epoxid- und Polyimid-Glasfaser verwendet werden. Das zu prfende Bauelement ist mit den blichen Arbeitsmitteln zu montieren, und zwar in einer Position, wie in Bild 1 gezeigt. Wenn

47、 die Befestigungsposition des zu prfenden Bauelementes nach Bild 1 eine nderung von Form oder Lage der Montageposition der Anschlusspins erfordert und das zu Anomalien bei den nachfolgenden elektrischen Prfungen fhrt, darf eine Position gewhlt werden, bei der keine nderung der Anschlussgeometrie erf

48、orderlich ist, allerdings ist das in der relevanten Spezifikation zu dokumentieren. 4.4 Wellen-Ltanlage Die Wellen-Ltanlagen mssen den Bedingungen nach 5.4.4 entsprechen. Die Lotschmelze muss normale Flieeigenschaften aufweisen. 4.5 Flssigkeit fr das Dampfphasen-Reflowlten Es ist perfluorierter Fluorkohlenwasserstoff (Perfluorisobutylen) zu verwenden. 4.6 Flussmittel (Flux) Wenn in der entsprechenden Spezifikation nicht anders festgelegt, besteht das Flussmittel aus 25 % Masse-anteilen Kolophonium und 75 % Masseanteilen Propa