湿度感度レベル (MSL)

湿度感度レベル(MSL)は、IPC/JEDEC J-STD-020で定義された規格であり、保管、取り扱い、およびPCB組立プロセス中の湿気によるストレスに対して、湿気/リフローに敏感な電子部品がどの程度影響を受けやすいかを示します。MSL評価システムは、電子機器メーカーが感湿性デバイス(MSD)の適切な取り扱い、梱包、および使用方法を決定し、リフローはんだ付け中に吸収された湿気によって引き起こされる損傷を防ぐのに役立ちます。

MSL定格は1から6までの範囲で、MSL 1は最も湿気に敏感ではなく、MSL 6は最も敏感です。MSL定格が高いコンポーネントは、吸湿を防ぐためにより慎重な取り扱いと保管が必要です。吸湿は、リフローはんだ付け中にパッケージのクラック、剥離、その他の信頼性の問題を引き起こす可能性があります。

コンポーネントのMSLは、標準化されたテストを通じてコンポーネントメーカーによって決定されます。彼らはコンポーネントをさまざまなレベルの温度と湿度にさらし、吸収された水分の量を測定します。その後、コンポーネントはIPC/JEDEC J-STD-020規格に従って分類されます。

MSLレベルの概要

各MSL評価の概要は以下の通りです:

  • MSL 1: ≤30°C/85% RHで無制限のフロアライフ。乾燥梱包は不要。
  • MSL 2: ≤30°C/60% RHで1年間のフロアライフ。これを超える場合は乾燥梱包が必要。
  • MSL 2a: ≤30°C/60% RHで4週間のフロアライフ。これを超える場合は乾燥梱包が必要。
  • MSL 3: ≤30°C/60% RHで168時間のフロアライフ。乾燥梱包が必要。
  • MSL 4: ≤30°C/60% RHで72時間のフロアライフ。乾燥梱包が必要。
  • MSL 5: ≤30°C/60% RHで48時間のフロアライフ。乾燥梱包が必要。
  • MSL 5a: ≤30°C/60% RHで24時間のフロアライフ。乾燥梱包が必要。
  • MSL 6: 使用前にベーキングが必須。乾燥梱包が必要。

フロアライフとは、防湿袋 (MBB) から取り出した後、コンポーネントを周囲条件 (≤30°C/60% RH) にさらすことができる許容時間を指します。

湿気に敏感なコンポーネントを管理するために、電子機器メーカーは以下を行う必要があります:

  1. MSL(湿度感度レベル)に敏感なコンポーネントが、サプライヤーによって乾燥剤と湿度インジケーターカード(HIC)と共に密封された防湿バリアバッグ(MBB)にドライパックされていることを確認してください。
  2. 部品を受け取ったらHIC(湿度インジケータカード)を確認してください。高湿度を示している場合は、推奨される温度と時間で部品をベーキングし、過剰な水分を除去してください。
  3. コンポーネントは低湿度環境(≤5% RH)で保管してください。フロアライフを超えた場合は、組み立て前にコンポーネントをベーキングしてください。
  4. MSDを含むPCBは速やかに組み立ててください。未使用のコンポーネントはMBBに再封止する必要があります。
  5. ベーキングが必要な場合は、コンポーネントの損傷を避けるために、ベーキング温度と時間に関するコンポーネントメーカーの推奨事項に従ってください。

湿度感度レベルを理解し適切に管理することで、電子機器メーカーは湿気に関連する欠陥を防ぎ、製品の信頼性を向上させ、手直しや廃棄コストを削減できます。

各MSLレベルの吸湿(Soak)/ベーク(Bake)要件

IPC/JEDEC J-STD-020規格では、各湿度感度レベル(MSL)に対して以下の吸湿およびベーキング要件を指定しています。

MSL 1

  • 吸湿: 85°C/85% RHで168時間
  • ベーク: 不要

MSL 2

  • 吸湿: 85°C/60% RHで168時間
  • ベーク: フロアライフを超えていない場合は不要

MSL 2a

  • 吸湿: 30°C/60% RHで696時間、または60°C/60% RHで120時間
  • ベーク: フロアライフを超えていない場合は不要

MSL 3

  • 吸湿(Soak): 30°C/60% RHで192時間、または60°C/60% RHで40時間
  • ベーク(Bake): フロアライフを超過した場合に必要

MSL 4

  • 吸湿: 30°C/60% RHで96時間、または60°C/60% RHで20時間
  • ベーキング: フロアライフを超過した場合に必要

MSL 5

  • 吸湿: 30°C/60% RHで72時間、または60°C/60% RHで15時間
  • ベーキング: フロアライフを超えた場合に必要

MSL 5a

  • 吸湿: 30°C/60% RHで48時間、または60°C/60% RHで10時間
  • ベーキング: フロアライフを超えた場合に必要

MSL 6

  • 吸湿: ラベル上の時間 (TOL) 30°C/60% RH
  • ベーク: 使用前に必須

ソーク要件は、保管および取り扱い中にコンポーネントが経験する可能性のある最悪の湿気暴露をシミュレートすることを目的としています。ベーク要件は、フロアライフを超えたコンポーネントや高湿度条件にさらされたコンポーネントから過剰な水分を除去するために使用されます。

ベーキングは通常125°Cで24時間行われますが、正確な温度と時間は部品メーカーの推奨事項によって異なる場合があります。ベーキングプロセス中に部品を損傷しないように、これらの推奨事項に従うことが不可欠です。125°Cでのベーキングにより、部品のパッケージやモールドコンパウンドから余分な水分が除去され、リフローはんだ付けに対して安全な状態に戻ります。ベーク時間は、標準ベーク時間との相関関係が確立されていれば、パッケージ密度などの部品特性に基づいて調整される場合があります。

各MSL(湿度感度レベル)に適切なソーク(吸湿)およびベーク(乾燥)要件を遵守することで、電子機器メーカーは湿気に敏感なコンポーネントが適切に取り扱われ処理されることを保証し、PCB組立中の湿気による損傷のリスクを最小限に抑えることができます。