用于无铅元件封装的模塑材料与传统环氧材料有两点不同：吸收潮气更慢，而且更能抵御较高温度。但在熔化无铅焊料所需的高温下，元件会变得非常热，几乎所有吸收的潮气都会迅速变成蒸汽而造成元件损坏。另外，封装材料热膨胀系数的巨大差异也会导致电气损坏。在各种情况下，损坏可以从小的分层到大的可视缺陷，如从管芯底部一直延伸到环氧封装顶部表面的爆裂。

      新的 IPC/JEDEC J-STD-020D 标准为电子元件与系统制造商提供了专门的缺陷指南和定义，可帮助他们避免最终产品出现问题。该标准于 2007 年 6 月修订，提供的信息可以让制造商对自己的元件进行测试和分级，并确定其潮湿敏感度等级。这些等级能协助印刷电路板（PCB）组装商，确保能在设定的floor life time与回流焊温度曲线（profile）限制内，将元器件焊装在电路板上。
在设定的floor life time期间，元件不会吸收到足以产生问题的湿气。D 版标准提供了一个无铅焊料的分级回流焊温度曲线，以及用于塑封化合物测试前的特定吸收要求，该化合物的配制可以承受无铅回流焊的较高温度。（回流焊温度曲线定义了PCB 通过回流炉时的温度与时间的关系。）

      新标准还提供了一些测试规范，它规定了封装器件预处理时所必须的环境条件。因此，元件和系统制造商在修改自己的工艺以制造可靠的产品时，也是始于相同的定义。

      确定潮湿敏感度等级

      为了确定现在 J-STD-020D 标准中体现的潮湿敏感度等级，研究人员将表面贴装元件暴露在特定的环境条件下，模拟这些元件安装在一块 PCB 上的情况，并利用一个特定的分类回流焊温度曲线将 PCB 分三次通过一个回流焊炉。研究人员用一台超声显微镜获得处理前和处理后的图像，两种图像分别记录原有缺陷和焊接中产生的缺陷，如裂缝、分层或空洞。Intel、IBM、NXP、Agere 和其他半导体制造商的研究人员细心地完成了这些工作，并由此产生了标准。

　　IC 制造商可以用这些相同的测试对自己的元件进行分类，这些 PCB 组装商就可以确定如何处理特定类型的 IC。

      表 1 中的信息提取自 J-STD-020D 标准，它以八个潮湿敏感度等级表示出元件的floor life time。floor life time表示从防潮包装中取出元件到元件通过回流焊处理之间的时间。一种器件在制造环境中停留的时间越长，吸收的潮气就越多。

       对于符合 J-STD-020D 的元件，制造商可以在封装标记上加上后缀，列出该元件的潮湿敏感度等级，以及制造商允许的封装体峰值温度。例如，在最高 30℃、相对湿度（RH）为 60% 条件下，3级元件的floor life time为 168 小时。此外，floor life time规格覆盖了采用传统化合物和高温塑封化合物制造出的器件。

　　在开发标准时，研究人员凭借经验来确定适当的回流温度曲线参数和吸收时间，IC 供应商和 PCB 组装公司可以用这些数据来测试那些准备用于装配线的元件。吸收条件设定了元件在测试前暴露于特定湿度和 RH 水平下的时间。

　　测试包括烘烤元件以去除所有潮气，然后按表 1 中的“吸收要求”选定的某个等级作为标准条件完成“吸收”。测试前，3级元件需要在30℃和60% RH下做 192 小时吸收（+5/-0 小时）。为了确定缺陷的形成原因是潮湿还是回流环境，必须在回流焊的前后对元件进行检查。

       表1中，在“加速等效条件”标题下的“热活化能”一栏适用于封装材料，而不是焊料类型。0.40eV~0.48eV栏中列出的加速等效条件通常适用于使用含铅焊料引线的器件封装材料。而0.30eV~0.39eV 栏则适用于可耐受较高温度的材料，用于无铅焊接引线的封装器件。

　　但在有些情况下，制造商可能将活化能位于0.30eV~0.39eV之间的高温材料用于仍使用含铅焊接引线的元件。在运行任何测试以前，要确认自己已了解制造商用于封装某款元件的材料。

　　例如，3级元件需要的吸收时间为 192 小时，如表1所示。如果你需要较短的吸收时间，则可以将典型的无铅 3 级元件在 60℃和60% RH 下放置52个小时，如 0.30eV~0.39 eV 栏中所示。3 级含铅元件在60℃和60% RH 下只需40小时的加速吸收时间，如0.40eV~0.48eV 标题下所示。因为用于无铅元件的塑封化合物比含铅元件吸湿更慢，因此无铅器件要求的加速吸收时间要比含铅器件大约多 30%。在吸收周期结束时，必须模拟将这些元件安装在 PCB 上，使用某种特定的分类回流焊温度曲线，使 PCB 三次通过回流炉，然后检查元件的缺陷。

　　由于塑封化合物可能不具备相同的吸湿率，而且材料供应商会推出新的密封配方，J-STD-020D 标准中的一个说明强调了这个信息：

       不要使用“加速等效”吸收要求，除非采用“标准”吸收要求时的研究与电气、吸收后和回流焊损坏有关，或者已知封装材料扩散的活化能不在 0.40eV~0.48eV或 0.30eV~0.39eV 范围内。根据不同塑封化合物、密封和其他封装材料的特性，加速吸收的时间也可能有所变化。（JEDEC文件JESD22-A120提供了一种方法，可以用于确定某种材料的扩散系数。）