Tingkat Sensitivitas Kelembapan (MSL)

Moisture Sensitivity Level (MSL) adalah standar yang didefinisikan oleh IPC/JEDEC J-STD-020 yang menunjukkan seberapa rentan komponen elektronik yang sensitif terhadap kelembapan/reflow terhadap tekanan yang disebabkan oleh kelembapan selama penyimpanan, penanganan, dan proses perakitan PCB. Sistem peringkat MSL membantu produsen elektronik menentukan penanganan, pengemasan, dan penggunaan perangkat sensitif kelembapan (MSD) yang tepat untuk menghindari kerusakan yang disebabkan oleh kelembapan yang terserap selama penyolderan reflow.

Peringkat MSL berkisar dari 1 hingga 6, dengan MSL 1 yang paling tidak sensitif terhadap kelembapan dan MSL 6 yang paling sensitif. Komponen dengan peringkat MSL yang lebih tinggi memerlukan penanganan dan penyimpanan yang lebih hati-hati untuk mencegah penyerapan kelembapan, yang dapat menyebabkan keretakan paket, delaminasi, dan masalah keandalan lainnya selama penyolderan reflow.

MSL suatu komponen ditentukan oleh produsen komponen melalui pengujian standar. Mereka memaparkan komponen pada berbagai tingkat suhu dan kelembapan, kemudian mengukur jumlah kelembapan yang diserap. Komponen tersebut kemudian diklasifikasikan menurut standar IPC/JEDEC J-STD-020.

Tinjauan Tingkat MSL

Berikut adalah gambaran singkat dari setiap peringkat MSL:

• MSL 1: Umur lantai tidak terbatas pada ≤30°C/85% RH. Tidak diperlukan kemasan kering.
• MSL 2: Umur lantai satu tahun pada ≤30°C/60% RH. Kemasan kering diperlukan jika melebihi ini.
• MSL 2a: Umur lantai 4 minggu pada ≤30°C/60% RH. Kemasan kering diperlukan jika melebihi ini.
• MSL 3: Umur lantai 168 jam pada ≤30°C/60% RH. Kemasan kering diperlukan.
• MSL 4: Umur lantai 72 jam pada ≤30°C/60% RH. Kemasan kering diperlukan.
• MSL 5: Umur lantai 48 jam pada ≤30°C/60% RH. Kemasan kering diperlukan.
• MSL 5a: Umur lantai 24 jam pada ≤30°C/60% RH. Kemasan kering diperlukan.
• MSL 6: Wajib dipanggang sebelum digunakan. Kemasan kering diperlukan.

Umur lantai (floor life) mengacu pada waktu yang diizinkan bagi komponen untuk terpapar kondisi sekitar (≤30°C/60% RH) setelah dikeluarkan dari kantong penghalang kelembapannya (MBB).

Untuk mengelola komponen yang sensitif terhadap kelembapan, produsen elektronik harus:

1. Pastikan komponen yang sensitif terhadap MSL dikemas kering oleh pemasok dalam kantong penghalang kelembapan (MBB) yang disegel dengan desikan dan kartu indikator kelembapan (HIC).
2. Periksa HIC saat menerima komponen. Jika menunjukkan kelembapan tinggi, panggang komponen pada suhu dan waktu yang disarankan untuk menghilangkan kelembapan berlebih.
3. Simpan komponen di lingkungan dengan kelembaban rendah (≤5% RH). Jika masa pakai lantai terlampaui, panggang komponen sebelum perakitan.
4. Segera rakit PCB yang berisi MSD. Komponen yang tidak terpakai harus disegel kembali dalam MBB.
5. Jika pemanggangan (baking) diperlukan, ikuti rekomendasi produsen komponen untuk suhu dan durasi pemanggangan guna menghindari kerusakan komponen.

Dengan memahami dan mengelola tingkat sensitivitas kelembapan dengan benar, produsen elektronik dapat mencegah cacat terkait kelembapan, meningkatkan keandalan produk, serta mengurangi biaya pengerjaan ulang dan pembuangan.

Persyaratan Perendaman/Pemanggangan (Soak/Bake) untuk Setiap Tingkat MSL

Standar IPC/JEDEC J-STD-020 menetapkan persyaratan perendaman dan pemanggangan berikut untuk setiap Tingkat Sensitivitas Kelembaban (MSL):

MSL 1

• Rendam: 168 jam pada 85°C/85% RH
• Panggang: Tidak diperlukan

MSL 2

• Rendam: 168 jam pada 85°C/60% RH
• Panggang: Tidak diperlukan jika umur lantai tidak terlampaui

MSL 2a

• Rendam: 696 jam pada 30°C/60% RH atau 120 jam pada 60°C/60% RH
• Panggang: Tidak diperlukan jika umur lantai tidak terlampaui

MSL 3

• Perendaman (Soak): 192 jam pada 30°C/60% RH atau 40 jam pada 60°C/60% RH
• Pemanggangan (Bake): Diperlukan jika masa simpan lantai (floor life) terlampaui

MSL 4

• Rendam: 96 jam pada 30°C/60% RH atau 20 jam pada 60°C/60% RH
• Panggang: Diperlukan jika masa simpan lantai terlampaui

MSL 5

• Rendam: 72 jam pada 30°C/60% RH atau 15 jam pada 60°C/60% RH
• Panggang: Diperlukan jika umur lantai terlampaui

MSL 5a

• Rendam: 48 jam pada 30°C/60% RH atau 10 jam pada 60°C/60% RH
• Panggang: Diperlukan jika masa pakai lantai terlampaui

MSL 6

• Rendam: Waktu pada Label (TOL) pada 30°C/60% RH
• Panggang: Wajib sebelum digunakan

Persyaratan perendaman dimaksudkan untuk mensimulasikan paparan kelembapan terburuk yang mungkin dialami komponen selama penyimpanan dan penanganan. Persyaratan pemanggangan digunakan untuk menghilangkan kelembapan berlebih dari komponen yang telah melampaui masa pakai lantai (floor life) atau telah terpapar kondisi kelembapan tinggi.

Pemanggangan (baking) biasanya dilakukan pada suhu 125°C selama 24 jam, tetapi suhu dan durasi yang tepat dapat bervariasi tergantung pada rekomendasi produsen komponen. Sangat penting untuk mengikuti rekomendasi ini untuk menghindari kerusakan komponen selama proses pemanggangan. Pemanggangan pada suhu 125°C menghilangkan kelembapan berlebih dari kemasan komponen dan senyawa cetakan, mengembalikannya ke kondisi aman untuk penyolderan reflow. Waktu pemanggangan dapat disesuaikan berdasarkan karakteristik komponen seperti kepadatan paket, asalkan korelasi dengan waktu pemanggangan standar ditetapkan.

Dengan mematuhi persyaratan perendaman dan pemanggangan yang sesuai untuk setiap MSL, produsen elektronik dapat memastikan bahwa komponen yang sensitif terhadap kelembapan ditangani dan diproses dengan benar, meminimalkan risiko kerusakan akibat kelembapan selama perakitan PCB.