Der Feuchtigkeitsempfindlichkeitsgrad (Moisture Sensitivity Level, MSL) ist ein durch IPC/JEDEC J-STD-020 definierter Standard, der angibt, wie anfällig ein feuchtigkeits-/reflow-empfindliches elektronisches Bauteil gegenüber feuchtigkeitsbedingtem Stress während der Lagerung, Handhabung und dem PCB-Bestückungsprozess ist. Das MSL-Bewertungssystem hilft Elektronikherstellern, die richtige Handhabung, Verpackung und Verwendung von feuchtigkeitsempfindlichen Bauteilen (MSDs) zu bestimmen, um Schäden durch absorbierte Feuchtigkeit während des Reflow-Lötens zu vermeiden.
MSL-Bewertungen reichen von 1 bis 6, wobei MSL 1 am wenigsten feuchtigkeitsempfindlich und MSL 6 am empfindlichsten ist. Komponenten mit höheren MSL-Bewertungen erfordern eine sorgfältigere Handhabung und Lagerung, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die zu Gehäuserissen, Delaminierung und anderen Zuverlässigkeitsproblemen während des Reflow-Lötens führen kann.
Der MSL einer Komponente wird vom Komponentenhersteller durch standardisierte Tests bestimmt. Sie setzen die Komponente unterschiedlichen Temperatur- und Feuchtigkeitsniveaus aus und messen dann die Menge der absorbierten Feuchtigkeit. Die Komponente wird dann gemäß dem IPC/JEDEC J-STD-020-Standard klassifiziert.
Hier ist ein kurzer Überblick über jede MSL-Bewertung:
Floor Life bezieht sich auf die zulässige Zeit, die eine Komponente Umgebungsbedingungen (≤30°C/60% RH) ausgesetzt sein darf, nachdem sie aus ihrem Feuchtigkeitsschutzbeutel (MBB) entnommen wurde.
Um feuchtigkeitsempfindliche Komponenten zu verwalten, müssen Elektronikhersteller:
Durch das Verständnis und das richtige Management der Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufen (MSL) können Elektronikhersteller feuchtigkeitsbedingte Defekte verhindern, die Produktzuverlässigkeit verbessern und Nacharbeits- und Ausschusskosten reduzieren.
Der IPC/JEDEC J-STD-020 Standard spezifiziert die folgenden Einweich- und Backanforderungen für jeden Feuchtigkeitsempfindlichkeitsgrad (MSL):
Die Einweichanforderungen (Soak) sollen die schlimmstmögliche Feuchtigkeitsbelastung simulieren, der ein Bauteil während der Lagerung und Handhabung ausgesetzt sein kann. Die Backanforderungen (Bake) werden verwendet, um überschüssige Feuchtigkeit aus Bauteilen zu entfernen, die ihre Lagerzeit (Floor Life) überschritten haben oder hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt waren.
Das Backen (Trocknen) erfolgt typischerweise bei 125°C für 24 Stunden, aber die genaue Temperatur und Dauer können je nach Empfehlungen des Bauteilherstellers variieren. Es ist wichtig, diese Empfehlungen zu befolgen, um eine Beschädigung der Bauteile während des Backvorgangs zu vermeiden. Das Backen bei 125°C entfernt überschüssige Feuchtigkeit aus der Bauteilverpackung und der Vergussmasse und stellt einen sicheren Zustand für das Reflow-Löten wieder her. Die Backzeit kann basierend auf Bauteileigenschaften wie der Packungsdichte angepasst werden, vorausgesetzt, eine Korrelation zur Standardbackzeit ist hergestellt.
Durch die Einhaltung der entsprechenden Einweich- und Backanforderungen für jeden MSL können Elektronikhersteller sicherstellen, dass feuchtigkeitsempfindliche Bauteile ordnungsgemäß gehandhabt und verarbeitet werden, wodurch das Risiko feuchtigkeitsbedingter Schäden während der Leiterplattenbestückung minimiert wird.