Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL)

Il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) è uno standard definito da IPC/JEDEC J-STD-020 che indica quanto un componente elettronico sensibile all'umidità/alla rifusione sia suscettibile allo stress indotto dall'umidità durante la conservazione, la manipolazione e il processo di assemblaggio del PCB. Il sistema di classificazione MSL aiuta i produttori di elettronica a determinare la corretta manipolazione, imballaggio e uso dei dispositivi sensibili all'umidità (MSD) per evitare danni causati dall'umidità assorbita durante la saldatura a rifusione.

Le valutazioni MSL vanno da 1 a 6, con MSL 1 che è il meno sensibile all'umidità e MSL 6 che è il più sensibile. I componenti con valutazioni MSL più elevate richiedono una manipolazione e conservazione più attente per prevenire l'assorbimento di umidità, che può portare a crepe nel pacchetto, delaminazione e altri problemi di affidabilità durante la saldatura di riflusso.

Il MSL di un componente è determinato dal produttore del componente attraverso test standardizzati. Espocono il componente a vari livelli di temperatura e umidità, poi misurano la quantità di umidità assorbita. Il componente è quindi classificato secondo lo standard IPC/JEDEC J-STD-020.

Panoramica dei Livelli MSL

Ecco una breve panoramica di ogni valutazione MSL:

  • MSL 1: Vita illimitata a ≤30°C/85% RH. Non è richiesto l'imballaggio asciutto.
  • MSL 2: Vita di un anno a ≤30°C/60% RH. L'imballaggio asciutto è richiesto se si supera questo.
  • MSL 2a: 4 settimane di vita a ≤30°C/60% RH. L'imballaggio asciutto è richiesto se si supera questo.
  • MSL 3: 168 ore di vita a ≤30°C/60% RH. L'imballaggio asciutto è richiesto.
  • MSL 4: 72 ore di vita a ≤30°C/60% RH. L'imballaggio asciutto è richiesto.
  • MSL 5: 48 ore di vita a ≤30°C/60% RH. L'imballaggio asciutto è richiesto.
  • MSL 5a: 24 ore di vita a ≤30°C/60% RH. L'imballaggio asciutto è richiesto.
  • MSL 6: Cottura obbligatoria prima dell'uso. L'imballaggio asciutto è richiesto.

La vita a scaffale si riferisce al tempo consentito in cui un componente può essere esposto a condizioni ambientali (≤30°C/60% RH) dopo essere stato rimosso dalla sua busta barriera all'umidità (MBB).

Per gestire i componenti sensibili all'umidità, i produttori di elettronica devono:

  1. Assicurati che i componenti sensibili al MSL siano confezionati asciutti dal fornitore in una busta barriera all'umidità (MBB) sigillata con disidratante e una carta indicatrice di umidità (HIC).
  2. Controllare l'HIC al ricevimento dei componenti. Se indica un'alta umidità, cuocere i componenti alla temperatura e tempo raccomandati per rimuovere l'umidità in eccesso.
  3. Conservare i componenti in un ambiente a bassa umidità (≤5% RH). Se si supera la vita utile, cuocere i componenti prima dell'assemblaggio.
  4. Assemblare prontamente i PCB contenenti MSD. I componenti non utilizzati dovrebbero essere risigillati nell'MBB.
  5. Se è richiesta la cottura, seguire le raccomandazioni del produttore del componente per temperatura e durata della cottura per evitare danni al componente.

Comprendendo e gestendo correttamente i livelli di sensibilità all'umidità, i produttori di elettronica possono prevenire difetti legati all'umidità, migliorare l'affidabilità del prodotto e ridurre i costi di riparazione e scarto.

Requisiti di Soak/Bake per Ogni Livello MSL

Lo standard IPC/JEDEC J-STD-020 specifica i seguenti requisiti di immersione e cottura per ciascun Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL):

MSL 1

  • Immersione: 168 ore a 85°C/85% RH
  • Cottura: Non necessaria

MSL 2

  • Immersione: 168 ore a 85°C/60% RH
  • Cottura: Non richiesta se la vita utile non è superata

MSL 2a

  • Immersione: 696 ore a 30°C/60% RH o 120 ore a 60°C/60% RH
  • Cottura: Non richiesta se la vita a magazzino non è superata

MSL 3

  • Immersione: 192 ore a 30°C/60% RH o 40 ore a 60°C/60% RH
  • Cottura: Necessaria se la vita a magazzino è superata

MSL 4

  • Immersione: 96 ore a 30°C/60% RH o 20 ore a 60°C/60% RH
  • Cottura: Richiesta se la vita utile è superata

MSL 5

  • Immersione: 72 ore a 30°C/60% RH o 15 ore a 60°C/60% RH
  • Cottura: Necessaria se la durata a magazzino è superata

MSL 5a

  • Immersione: 48 ore a 30°C/60% RH o 10 ore a 60°C/60% RH
  • Cottura: Richiesta se si supera la vita utile

MSL 6

  • Ammollo: Tempo sull'Etichetta (TOL) a 30°C/60% RH
  • Cottura: Obbligatoria prima dell'uso

I requisiti di immersione sono intesi a simulare l'esposizione all'umidità peggiore che un componente può sperimentare durante lo stoccaggio e la manipolazione. I requisiti di cottura sono utilizzati per rimuovere l'umidità in eccesso dai componenti che hanno superato la loro vita utile o sono stati esposti a condizioni di alta umidità.

La cottura viene tipicamente eseguita a 125°C per 24 ore, ma la temperatura esatta e la durata possono variare a seconda delle raccomandazioni del produttore del componente. È essenziale seguire queste raccomandazioni per evitare di danneggiare i componenti durante il processo di cottura. La cottura a 125°C rimuove l'umidità in eccesso dal confezionamento e dal composto di stampaggio del componente, ripristinandolo in una condizione sicura per la saldatura a riflusso. Il tempo di cottura può essere regolato in base alle caratteristiche del componente come la densità del pacchetto, purché sia stabilita una correlazione con il tempo di cottura standard.

Adottando i requisiti di immersione e cottura appropriati per ogni MSL, i produttori di elettronica possono garantire che i componenti sensibili all'umidità siano gestiti e processati correttamente, minimizzando il rischio di danni indotti dall'umidità durante l'assemblaggio dei PCB.