PCBA大讲堂：何谓湿敏零件(Moisture Sensitive Devices)？

所谓湿敏零件(Moisture Sensitive Devices)基本上就是泛指那些会对【湿气】敏感的电子零件。

「湿气」一般也称为「湿度」，指零件暴露于环境大气中的「水蒸气」含量，这里的环境通常指称车间(Floor)，或是零件在离开真空防潮包装后所接触到的环境。

请注意：液态或固态的水都不能计算在湿度内喔！人体其实也可以感受到湿度，在湿度高的环境下，就是你可以感觉到快下雨又还没下雨前那种黏答答的感觉，全身好像湿漉漉的那种Fu。

那湿气对电子零件又会有何影响呢？这是因为水蒸气的分子团比液态或是固态水都要来得小，而且小到有机会从湿敏零件的缝隙当中钻进去，这时候如果把含有湿气的零件拿去经过回流焊炉(reflow)直接加热，想像一下会发生什么问题呢？大家应该都有煮过开水的经验，或是在电视上看过瓦斯炉煮开水沸腾的画面，有没有看到水煮开后水蒸气可以把锅盖整个往上推的情景，这就是水蒸气加热后的影响力，水蒸气加热后会迅速的膨胀，而且可以产生巨大的推力，以前的蒸气火车就是靠蒸气来带动整列火车的，所以你说蒸气的力量是不是很强。

回到主题，如果电子零件的内部含有水蒸气并且被迅速加热到超过水的沸点，一般无铅reflow的温度最高会达到250 C左右，依据电子零件内部的湿度多寡，当被加热的水蒸气来不及从零件的缝隙中逸出，最坏的结果就类似从电子零件的内部点燃了一颗炸弹般的爆裂开来，轻者可能会破坏零件内部的结构，重者可能还会出现零件分层、开裂的现象。

既然水蒸气会对电子零件造成这么严重的后果，所以你说这些电子零件需不需要管控其水蒸气？当然要，所以工业标淮(IPC)也才会有湿敏零件(MSD, Moisture Sensitive Devices)管控及湿敏等级(Moisture Sensitive Levels)定义的标淮出现。

那是不是所有需要经过Reflow的电子零件都得担心水蒸气所造成的爆裂破坏问题呢？如果仅针对爆裂(popcorn)问题来回答，深圳宏力捷会说不尽然，因为前面的篇幅提到电子零件必须要有缝隙让水蒸气有机会钻进去才会有问题，而且这个缝隙还不能太大，因为缝隙够大到可以让膨胀后的水蒸气膨胀顺利逃掉也就没事，所以就只有那些拥有小缝隙的零件会有问题咯！

哪些电子零件拥有小缝隙呢？就是那些封装零件啦，所以首当其冲的就是IC零件，因为IC几乎都是用上下模具把晶片封装包起来的，或一层一层迭起来的，而上下模具的接合处或层与层之间就是缝隙产生的地方，所以一般我们指的湿敏零件就是在指这些IC零件，BGA零件可能更惨，因为晶片要封装在载板PCB上面，还有膨胀系数地问题。

另外，大部分的IC零件的内部都会使用金线或铜线来将晶片上的讯号传导出来，这些细小的金线或铜线更禁不起湿气所产生推力的破坏，深圳宏力捷以前做过IC封装厂的工程师，知道大部分的IC会因为封装的製程限制而有孔洞发生，如果湿气没有控制好，湿气真的很容易就会出现在这些孔洞当中，当湿气迅速膨胀后就容易造成问题。

目前业界对「湿敏零件」的定义都局限在封装零件上的分层(de-lamination)及爆裂(popcorn)问题，而且有两份主要的工业标淮用来规范湿敏零件及湿敏等级：

IPC/JEDEC J-STD-020 Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Non-hermetic Solid State Surface Mount Devices 非密封型固相表面黏著元件的湿度/回流焊敏感度分类 

这一份标淮是给零件商用来判断并分类其零件符合哪一种湿敏等级，文件中基本上定义了不同湿敏等级的测试湿度及暴露于车间时间等条件，然后拿去过回流焊炉来确认其是否符合要求。

IPC/JEDEC J-STD-033 Handling, Packing, Shipping and Use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices 湿度/回流焊表面黏著敏感元件作业、运输、储存、包装标淮 

这一份标淮定义湿敏零件应该如何使用、运输、储存、及包装以避免零件受潮和零件在过回流焊后的可靠性下降。也定义如何使用烘烤条件来恢复湿敏零件的干燥程度。 

谈到这里你应该多少对「湿敏零件」有些了解了吧！不过你可能会觉得纳闷，为何很多IC以外的零件也经常被要求要执行真空干燥包装做湿度管控，Why？这是因为湿气不只会因为加热造成体积膨胀引起零件分层问题，湿气也会加速零件脚的金属镀层氧化程度，造成后续拒焊等焊接问题；另外，有些零件的塑胶材质会有吸湿的问题，如PA(尼龙)，并在流经高温后发生零件脆化、变形、异色等问题。

因为这些电子零件并没有统一的湿度管控条件，无法用一份统一的标淮来完全规范，所以只能依照个别零件的需求来定义其防潮条件，以目前大部分的电子零件来看，除了IC零件及电路板(PCB)会有爆裂分层的风险之外，其他的零件可能就Case by Case了。