湿度感受性レベル(MSL)

湿度感受性レベル(MSL)は、IPC/JEDEC J-STD-020によって定義された標準で、湿度/リフロー感受性のある電子部品が、保管、取り扱い、およびPCB組み立てプロセス中に吸収した湿度によるストレスにどの程度敏感であるかを示します。MSL評価システムは、電子製造業者が湿度感受性デバイス(MSD)の適切な取り扱い、梱包、および使用を決定し、リフローはんだ付け中に吸収した湿度による損傷を避けるのに役立ちます。

MSLの評価は1から6までの範囲で、MSL 1が最も湿気に敏感でなく、MSL 6が最も敏感です。MSLの評価が高い部品は、湿気の吸収を防ぎ、リフローはんだ付け中にパッケージの亀裂、剥離、およびその他の信頼性の問題を引き起こす可能性があるため、より慎重な取り扱いと保管が必要です。

部品のMSLは、部品メーカーによって標準化されたテストを通じて決定されます。彼らは部品をさまざまな温度と湿度にさらし、吸収した水分の量を測定します。その後、部品はIPC/JEDEC J-STD-020標準に従って分類されます。

MSLレベルの概要

各MSL評価の簡単な概要は次のとおりです:

  • MSL 1:≤30°C/85% RHで無制限のフロア寿命。乾燥包装は不要です。
  • MSL 2:≤30°C/60% RHで1年のフロア寿命。これを超える場合は乾燥包装が必要です。
  • MSL 2a:≤30°C/60% RHで4週間のフロア寿命。これを超える場合は乾燥包装が必要です。
  • MSL 3:≤30°C/60% RHで168時間のフロア寿命。乾燥包装が必要です。
  • MSL 4:≤30°C/60% RHで72時間のフロア寿命。乾燥包装が必要です。
  • MSL 5:≤30°C/60% RHで48時間のフロア寿命。乾燥包装が必要です。
  • MSL 5a:≤30°C/60% RHで24時間のフロア寿命。乾燥包装が必要です。
  • MSL 6:使用前に必須のベーキング。乾燥包装が必要です。

フロアライフは、湿気バリアバッグ(MBB)から取り出された後、部品が周囲の条件(≤30°C/60% RH)にさらされることが許される時間を指します。

電子部品の湿気対策を管理するために、電子機器メーカーは次のことを行う必要があります:

  1. MSL感度の高い部品が、サプライヤーによって密封された湿気バリアバッグ(MBB)内で乾燥パックされ、乾燥剤と湿度指示カード(HIC)が同梱されていることを確認します。
  2. コンポーネントを受け取った際にHICを確認します。もし高湿度を示していた場合、推奨される温度と時間でコンポーネントを焼き、余分な湿気を取り除きます。
  3. 部品を低湿度環境(≤5% RH)で保管します。フロアライフが超過した場合は、組み立て前に部品を焼きます。
  4. MSDを含むPCBを迅速に組み立てます。使用されていないコンポーネントはMBBに再封する必要があります。
  5. ベーキングが必要な場合は、部品の損傷を避けるために、部品メーカーの推奨するベーキング温度と期間に従ってください。

適切に湿度感受性レベルを理解し、管理することにより、電子製造業者は湿度関連の欠陥を防ぎ、製品の信頼性を向上させ、再作業およびスクラップコストを削減することができます。

各MSLレベルの浸漬/焼成要件

IPC/JEDEC J-STD-020標準は、各湿度感受性レベル(MSL)に対する次の浸漬および焼成要件を指定しています:

MSL 1

  • 浸漬:85°C/85% RHで168時間
  • ベーク:不要

MSL 2

  • 浸漬:85°C/60% RHで168時間
  • 焼成:床寿命が超過されない場合は不要

MSL 2a

  • 浸漬:30°C/60% RHで696時間または60°C/60% RHで120時間
  • 焼成:床寿命が超過されない場合は不要

MSL 3

  • 浸漬:30°C/60% RHで192時間または60°C/60% RHで40時間
  • ベーク:フロアライフが超過した場合は必要

MSL 4

  • 浸漬:30°C/60% RHで96時間または60°C/60% RHで20時間
  • 焼成:フロアライフが超過した場合に必要

MSL 5

  • 浸漬: 72時間 30°C/60% RH または 15時間 60°C/60% RH
  • ベイク: 床寿命が超過した場合に必要

MSL 5a

  • 浸漬:48時間 30°C/60% RH または 10時間 60°C/60% RH
  • 焼成:床寿命を超えた場合に必要

MSL 6

  • 浸漬: ラベルの時間(TOL)で30°C/60% RH
  • ベイク: 使用前に必須

吸湿要件は、保管および取り扱い中に部品が経験する可能性のある最悪のケースの湿気への露出をシミュレートすることを目的としています。焼成要件は、床上寿命を超えた部品や高湿度条件にさらされた部品から過剰な湿気を取り除くために使用されます。

焼成は通常、125°Cで24時間行われますが、正確な温度と期間は、コンポーネントメーカーの推奨によって異なる場合があります。これらの推奨に従うことは、焼成プロセス中にコンポーネントを損傷することを避けるために不可欠です。125°Cでの焼成は、コンポーネントのパッケージングおよび成形コンパウンドから余分な水分を取り除き、リフローはんだ付けのために安全な状態に戻します。焼成時間は、パッケージ密度などのコンポーネントの特性に基づいて調整される場合がありますが、標準焼成時間との相関関係が確立されている必要があります。

各MSLの適切な浸漬および焼成要件を遵守することにより、電子機器メーカーは、PCB組み立て中の湿気による損傷のリスクを最小限に抑えるために、湿気に敏感な部品が適切に取り扱われ、処理されることを確実にします。