MEMS硅晶振制造说明

2024-01-23 18:07:44 38 3 0

1、介绍

这些精心整理的制造注意事项适用于所有SiTime的MEMS硅晶振产品,包括四极扁平无引线(QFN)、SOT23-5、2.0 x 1.2 mm SMD、WLCSP、陶瓷以及堆叠PCB封装。这份文档的宗旨在于为客户在制造、设置和使用集成于各类系统中的SiTime产品时提供不可或缺的参考信息。

值得一提的是,SiTime科技对于环境保护有着深厚的承诺,所有产品均严格遵循绿色环保标准,确保与RoHS和REACH SVHC等现行标准相符。如您需要了解更多关于材料成分的详细信息,请访问SiTime官网,或直接联系您的销售代表。此外,SiTime产品始终遵循政府的有害物质法规,为您提供安全可靠的产品。如有需要,我们还可以提供用于制造SiTime产品的均质材料的MSDS报告,但对于成品SiTime产品,则无需提供MSDS报告。

更进一步,SiTime的每一款产品都严格遵循JEDEC JESD47、AEC-Q100或MIL STD 883等高标准要求,确保产品与包装的卓越品质。关于产品的可靠性报告,您既可以在SiTime官网查阅,也可以根据您的需求向负责您的销售索取。


2、设备的包装

各种阀体尺寸的精密机械参数,已作为包装轮廓图详尽地呈现在数据表中。

2.1包装标识详解 - 通用标识规范

以下是所有SiTime产品的标准打标如下图所示。它包含装配位置代码和批号代码,以便追踪制造产地。此打标用于所有样品,小批量和批量生产订单。打标方式为激光打标。


 2.0 x 1.6 mm package marking diagram-637x145.png

2.0 x 1.6mm包装打标图


Other packages marking diagram-641x155.png

其它包装打标图

在上述显示“标准打标”的图表中:

       ●  “Y”表示程序集标识符:

       ●  A或Z作为第一个字母来表示Vendor Carsem

       ●  B或Y作为首字母,表示Vendor UTAC

       ●  C或X作为第一个字母来表示Vendor ASE

       ●  E或V作为首字母表示供应商KDS G或T作为首字母表示供应商HANA X, Y, Z, V, T字符用于打标未完成完全合格的条件放行部件。

“XXXX”表示生产批号的四个字母数字字符,不含任何破折号、句号或符号。


对于QFN 2.0 x 1.2的打标组装地点,以下是详细的标记要求:

第一行:批号的最后4位数字(最多4个字符),这将明确标识该部件的批次信息。

第二行:装配位置(下划线)将明确标明具体装配位置。例如,在第二位数字下面下划线表示该部件由供应商Carsem提供;在第三位数字下面下划线表示由供应商UTAC提供;在第四位数字下面下划线则表示由供应商HANA提供。这样的标记方式有助于区分不同供应商的部件,确保装配过程中的准确性和一致性。


顶标尺寸(另有注明)-所有尺寸均以毫米为单位-字体类型:LLGOTHIC_ STD或EO135P或EO145 -公差:

      ●  尺寸X、X1、Y、Y1:±0.25 mm

      ●  尺寸Y2:±0.1 mm

      ●  焦距:±0.1毫米

      ●  焦炭高度/宽度:±0.1 mm

      ●  引脚1点直径:±0.1 mm

      ●  所有其他公差:±0.20 mm

Figure 1 - Standard Marking Dimensions – 5.0 x 2.0, 3.2 x 2.5, 5.0 x 3.2, 7.0 x 5.0 mm-758x468.png

图1:标准打标尺寸- 5.0 x 2.0, 3.2 x 2.5, 5.0 x 3.2, 7.0 x 5.0 mm,和SOT23封装


Figure 2 - Standard Marking Dimensions for 2.0 x 1.6 mm Package-759x449.png

图2:2.0 x 1.6 mm包装的标准打标尺寸


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表1:包装类型的打标尺寸


Figure 3 - Standard Marking Dimensions for 2.0 mm x 1.2 mm Package-725x432.png

图3:2.0 mm x 1.2 mm包装的标准打标尺寸


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表2:贴片封装类型的打标尺寸(2.0 mm x 1.2 mm)


Figure 4 - Standard Marking Dimensions for WLCSP Package (1.5 mm x 0.8 mm)-731x377.png

图4:WLCSP封装的标准打标尺寸(1.5 mm x 0.8 mm)


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表3:WLCSP封装打标尺寸(1.5 mm x 0.8 mm)


Figure 5 - Standard Marking Dimensions for Ceramic Package (5.0 mm x 3.2 mm)-567x409.png

图5:陶瓷封装的标准打标尺寸(5.0 mm x 3.2 mm)


Figure 6 - Marking Dimensions for Emerald Package (9.0 mm x 7.0 mm)-390x243.png

图6:翡翠包装的打标尺寸(9.0 mm x 7.0 mm)


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表4:翡翠包装的标记尺寸(9.0 mm x 7.0 mm)


在那个位置,我们需要考虑几个关键因素以确保准确性。公差方面,字体大小的允许误差为±0.10毫米。标记移位同样要求为±0.25毫米。具体标注如下:

第1行:CCCCCCCC - 这是频率标记(如果不需要,请留空)

第2行:llllll - 5位批号标记

第2行:XXXX - 生产面板上的零件序列号

第3行:引脚1点和“SiTime”标志

我们始终致力于精确性和细节,以确保每个标注都符合最高标准。

Figure 7 - Marking Dimensions for Cascade Package (QFN 9-1.0 mm x 9.0 mm)-451x271.png

注意:1号线和2号线标记将在测试后完成,3号线和1号线标记将在组装构建期间完成。


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表5:ASSY标记


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表6:FT岗位标记

在指定位置,我们需考虑多个因素以确保精确性:

公差范围为±0.20毫米。

第1行应标明“SiTXXXXXXX”,为零件号的第1至10个字符。

第2行需注明“XXXXXX”,为零件号的第11至16个字符,其中不包括磁带和卷轴后缀部分。

第3行需包含5位批号标记“llllll”。

第4行应有引脚1点和“SiTime”标志。

所有尺寸均以毫米为单位进行测量。字体建议使用LLGOTHIC_STD、EO135P或EO145,字体尺寸公差如未特别注明,则在±0.10毫米范围内。此外,顶部标记移位公差为±0.25毫米。


Figure 8 - Standard Marking Dimensions for Ceramic Package (7.0 mm x 5.0 mm)-371x235.png

图8:陶瓷封装的标准打标尺寸(7.0 mm x 5.0 mm)


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表7:陶瓷封装打标尺寸(7.0 mm x 5.0 mm)


3. 产品包装

3.1磁带和卷轴

载波带的基本构型是基于EIA481标准。设计口袋的目的在于便于物品在运输和装载到SMT制造设备的过程中保持完好,同时有效防止身体和焊料端子受到外力的损害。虽然不同供应商的口袋设计可能有所差异,但它们的宽度和间距都是统一标准的。

根据所需运输的零件数量和包装体尺寸,将胶带缠绕或放置在7英寸或13英寸的运输卷轴上,确保稳定安全的运输。

经过精心设计的中心轮毂大小适中,确保了载体胶带在形成半径时不会对零件产生任何不必要的压力。

在准备运输之前,这些零件会被妥善地安置在承运人胶带的口袋中。对于那些对湿度敏感的零件(MSL等级2a-5a),在放入胶带口袋之前,需要按照第4、6和7节的说明进行烘烤处理。最后,封上覆盖胶带,以确保整个载体胶带的长度的紧密性。

将卷筒精心地封装在配备干燥氮气填充物的保护袋中,卷筒的材质采用高冲击聚苯乙烯与抗静电材料。值得一提的是,尽管可能存在不同颜色的卷轴,因装运地点差异而有所区分,但它们的规格是一致的。载体带则是由聚苯乙烯经过碳浸渍处理,制成静电耗散材料。覆盖胶带则采用聚苯乙烯抗静电材料。

图8详细展示了生产过程中所有封装/ pod的tape & Reel载体胶带的尺寸信息。而图9则提供了Tape & reel包装的卷轴尺寸参数。

 



Figure 9 - Carrier Tape Dimensions-757x248.png

Figure 9 - Carrier Tape Dimensions 2-1009x298.png

注:所有尺寸单位均为毫米

图9:载体胶带尺寸



Figure 10 - Reel Dimensions-640x469.png

图10:卷轴尺寸



对于所有QFN、WLCSP和模块(SIP LGA)封装(如图11所示)以及SOT23-5封装(如图12所示),载波磁带中的设备方向指示如下图所示。

Figure 11 - Standard Tape and Reel Pin 1 Orientation (Except for SOT-23)-642x249.png

图11:标准胶带和卷筒销1方向(SOT-23除外)

Figure 12 - SOT23 Tape and Reel Pin 1 Orientation-227x162.png

图12:SOT23胶带和卷筒引脚1方向


以下表8详细列出了磁带和卷筒的数量、尺寸以及顶部标记选项的订购信息。其中,“后缀”字符代表零件号字符串的最后一个字符,如示例所示。任何与该表的差异都将通过自定义零件号(CS)来表示。


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表8:带有零件编号编码的标记和磁带&卷轴选项选择


带架和拖车均按照EIA-481标准进行设计和制造,具体要求如下:

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表9:Leader和Trailer长度


在每分钟300毫米的剥离速度下,从载体胶带上顺利剥离覆盖胶带所需的力均匀分布在0.1牛顿至1.3牛顿(即10克至130克)之间,完全符合环保评估标准。


4、储存及处理

SiTime的Emerald和Cascade产品对水分非常敏感,因此在处理过程中必须遵循严格的MSL3指南。这是因为水分吸收和暴露于焊料回流温度都可能对这些产品造成损害。如果未能遵守这些准则,将导致产品产量和可靠性下降。

在SiTime工厂发货之前,设备已经经过了烘烤和干燥处理,以确保其在运输和储存过程中的稳定性。为了保护设备免受湿度的影响,我们采用了防潮袋(MBB)进行包装,并在其中加入了湿度指示卡(HIC)和干燥剂。为了提醒操作人员注意湿敏感设备的处理,请在包装上粘贴了MSL3级标签。

在室温湿度条件小于40℃和90%的条件下,设备在密封袋中的保存期限可以达到12个月。然而,一旦打开防潮袋,我们建议立即检查湿度指示卡。如果湿度超过10%,那么在安装单板之前,设备需要进行烘烤处理。

如果防潮袋在48小时内无法关闭,那么在工厂条件为30℃/60%RH或存储条件为10%RH的条件下,设备需要进行回流组装电路板。如果不满足这些条件,那么在安装单板之前,设备也需要进行烘烤处理。

如果需要进行烘烤,设备需要在125℃±5℃的温度下至少烘烤8小时。如果设备在48小时内不会使用,并且存储条件为30℃/60%RH或10%RH,那么建议将其重新包装在带有湿度指示卡和干燥剂的防潮袋中。

对于SiTime的其他MSL1等级产品,我们建议按照相应的操作规范进行处理,以确保设备的稳定性和可靠性。

   →温度:最高40℃

   →相对湿度:最大90%

   →不要直接暴露在阳光下


5、防静电

SiTime的产品基于半导体技术,因此对静电放电(ESD)极其敏感。在搬运过程中需格外小心,以免造成部件损坏。为确保正确处理,请参照JEDEC文档JESD625《静电敏感器件处理要求》。该标准详细规定了ESD控制方法的最低要求,以及用于保护易受ESD损坏或性能退化的电子设备的材料。请注意,静电电荷通过静电放电敏感(ESDS)器件可能导致器件发生灾难性故障或性能下降。设备的ESD灵敏度可通过EIA/JESD22-A114/A115/C101等测试方法进行确定。


6、湿度敏感等级

SiTime的Emerald和Cascade系列产品已经通过了湿气敏感性测试的3级(MSL3)标准。因此,在处理和存储这些产品时,请务必参考第4节的详细说明,包括可能需要的重新封装流程。

至于SiTime的其他产品,它们已经满足了JEDEC J-STD-020标准中的无铅器件水分敏感性等级1(MSL1)。这意味着这些产品被视为非湿敏性。基于此,部分已使用过的卷轴可以在第4节中规定的条件下进行长期储存,且无需重新封闭其保护性储存袋。同样,如果包装袋发生破损,未使用的卷轴可以直接使用,无需进行烘烤处理。由于这些零件的湿敏等级为MSL1,其保护性储存袋无需加入干燥剂、湿度指示卡(HIC),也不需要保持严格的真空密封或氮气吹扫以维持干燥状态。


7. PCB组装指南

7.1焊料回流曲线

图13展示的焊料回流配置文件严格遵循IPC/JEDEC J-STD-020标准,全面适用于SiTime所有产品及其封装类型。为更深入了解相关细节,请参阅表11。在确定回流温度时,务必参考表10,同时考虑到包装的体积和厚度。优化回流曲线需要考虑多个因素,如锡膏特性、电路板密度以及所使用的回流设备类型。如需更多信息,请查阅锡膏供应商提供的数据表。为了确保配置文件的准确性,回流配置文件应应用于生产PCB,并确保热电偶放置于SiTime组件上或尽可能靠近的位置。热电偶的主要功能是记录PCB表面及任何敏感元件的温度。请确保热电偶与任何对湿气敏感的部件顶表面紧密接触,以防止温度过高。


Figure 13 - Convection Reflow Soldering Profile, per IPC-JEDEC J-STD-020-524x338.png

图13:对流回流焊轮廓,符合IPC/JEDEC J-STD-020


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表10:无铅工艺分类温度(Tc)


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表11:高温红外/对流回流条件IPC/JEDEC J-STD-020


注1:所示温度适用于设备本体。注2:适用于9.0 mm x 7.0 mm 10L堆叠PCB封装。回流循环次数为2次。



手工焊接(烙铁)

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表12:手工焊接条件


7.2 PCB清洗组装注意事项

在完成焊料回流后,清洗PCB组件是一项重要的工艺要求,旨在彻底去除残余的助焊剂和松散的焊料。如果PCB组件上仍残留不清洁物质或水溶性助焊剂,它们需要被清除,以满足组装和检查标准。重要的是要考虑到,SiTime产品的包装材料具备出色的耐受性,不易受到用于组件清洁的水、酒精或丙酮等常见溶剂的影响。因此,SiTime不建议使用在超声波频率下工作的清洁和制造设备,如超声波塑料熔合设备、塑料锯、塑料试验机以及清洁浴等。SiTime则推荐客户使用IPA(异丙醇)浴液进行清洁。

SiTime产品采用WLCSP包装,包括保护性的不透明聚合物面漆。如果零件将暴露在强光下,特别是在1.0-1.2µm的红外光谱下,我们建议使用保护性的“球形顶部”环氧树脂或其他覆盖物,以防止光线对频率稳定性产生负面影响。

实现极其稳定的MEMS谐振器的关键因素之一是SiTime EpiSeal®工艺,该工艺在晶圆加工过程中对谐振器进行密封,从而消除了对密封陶瓷封装的需求。SiTime EpiSeal谐振器不受大气中浓度最高的元素、氮和氧的影响,因此可以作为完美的密封。前几代EpiSeal谐振器可能受到大浓度小分子气体的影响。较新的EpiSeal谐振器不受所有小分子气体的影响。对于SiTime部件可能暴露于高浓度小分子气体的应用,请联系SiTime以获取推荐的气体不透水部件。


8、产品包装

8.1 TNR内/披萨盒包装

将密封卷轴放入防静电包装袋中。防静电包装袋上粘贴防静电标签和产品标签。一个卷轴/防静电包装袋用防静电气泡膜包裹,放入内盒(图14)。Pizza Box包装流程如图15所示。MSL1产品不包括干燥剂和hic(湿度指示卡)。


Figure 14 - ESD Bag Packing in Inner Box-428x346.png

图14:防静电包装袋内盒包装


Figure 15 - Inner Box-Pizza Box Packing Flow-653x275.png

图15:内盒包装流程



8.2内盒尺寸如下


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表13:厚内盒尺寸-公差20mm

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表14:薄内盒尺寸-公差5mm

Figure 16 - Pizza Box dimensions-471x224.png

图16:内盒尺寸


8.3用运输纸箱包装内盒

所有内盒将被细致地垂直放置在专用的运输纸箱中。每个纸箱将装载最大数量的内盒,以充分利用其内部空间。为确保内盒在运输过程中保持完好,我们将使用防静电气泡膜作为填充材料,为它们提供周全的保护。


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图17:运输纸箱包装


9. 包装标签

9.1包装盒标签


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图18:包装盒标签


五位数的SiTime地段代码,用于标识特定的区域或分类。

      ●  设备:对应于数据表3中的SiTime营销部件号,用于识别和分类设备。

      ●  营销部分编号:在数据表4中详细列出了SiTime的营销部分编号,以区分不同的营销类别或分组。

      ●  日期代码:表示产品制造日期的五位数代码,有助于了解产品的生产时间。

      ●  数量:在TNR/box中标注的单位数量,提供了产品数量的明确信息。

      ●  非条形码信息:关于公司名称的部分,明确指出为SiTime,为公司提供了标识和确认。

*注:最多可将两个批号/日期代码合并为一个TNR


9.2外箱/纸箱标签


外盒/纸箱标签如图19所示。

Figure 19 - Outer Box-Carton Label-609x471.png

图19:外盒/纸箱标签


●  标签尺寸为4.0英寸x 6.0英寸。


●  标签将包含以下信息:  i. 收货人  ii. 发件人  iii. 发票号(可选字段,供应商内部参考)  iv. 最终客户采购订单号  v. 总箱数  vi. 卷的数量  vii. 纸箱数量  viii. 毛重和净重  ix. 原产国(COO) x. 批号  xi. 日期代码   xii. 市场部分号码  xiii. 包装说明

xiv. 货运代理信息。

注:当有多个营销部件编号、多个日期代码或多个批号时,这些字段将在标签上标明为“混合”。




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