Poziom wrażliwości na wilgoć (MSL)

Poziom wrażliwości na wilgoć (MSL) to standard zdefiniowany przez IPC/JEDEC J-STD-020, który wskazuje, jak podatny na stres indukowany wilgocią jest wilgociowrażliwy komponent elektroniczny podczas przechowywania, obsługi i procesu montażu PCB. System klasyfikacji MSL pomaga producentom elektroniki określić odpowiednie postępowanie, pakowanie i użytkowanie wilgociowrażliwych urządzeń (MSD), aby uniknąć uszkodzeń spowodowanych przez pochłoniętą wilgoć podczas lutowania reflow.

Oceny MSL wahają się od 1 do 6, przy czym MSL 1 jest najmniej wrażliwe na wilgoć, a MSL 6 najbardziej. Komponenty z wyższymi ocenami MSL wymagają bardziej starannej obsługi i przechowywania, aby zapobiec absorpcji wilgoci, co może prowadzić do pęknięć obudowy, delaminacji i innych problemów z niezawodnością podczas lutowania reflow.

Poziom MSL komponentu jest określany przez producenta komponentu poprzez standaryzowane testy. Narażają komponent na różne poziomy temperatury i wilgotności, a następnie mierzą ilość absorbowanej wilgoci. Komponent jest następnie klasyfikowany zgodnie ze standardem IPC/JEDEC J-STD-020.

Przegląd poziomów MSL

Oto krótki przegląd każdej klasy MSL:

  • MSL 1: Nieograniczony czas życia na podłodze przy ≤30°C/85% RH. Nie wymaga suchego pakowania.
  • MSL 2: Rok czasu życia na podłodze przy ≤30°C/60% RH. Wymaga suchego pakowania, jeśli przekroczony.
  • MSL 2a: 4 tygodnie czasu życia na podłodze przy ≤30°C/60% RH. Wymaga suchego pakowania, jeśli przekroczony.
  • MSL 3: 168 godzin czasu życia na podłodze przy ≤30°C/60% RH. Wymaga suchego pakowania.
  • MSL 4: 72 godziny czasu życia na podłodze przy ≤30°C/60% RH. Wymaga suchego pakowania.
  • MSL 5: 48 godzin czasu życia na podłodze przy ≤30°C/60% RH. Wymaga suchego pakowania.
  • MSL 5a: 24 godziny czasu życia na podłodze przy ≤30°C/60% RH. Wymaga suchego pakowania.
  • MSL 6: Obowiązkowe wypiekanie przed użyciem. Wymaga suchego pakowania.

Czas życia na podłodze odnosi się do dopuszczalnego czasu, w którym komponent może być wystawiony na warunki otoczenia (≤30°C/60% RH) po wyjęciu z jego barierowej torby przeciwwilgociowej (MBB).

Aby zarządzać komponentami wrażliwymi na wilgoć, producenci elektroniki muszą:

  1. Upewnij się, że komponenty wrażliwe na MSL są suchopakowane przez dostawcę w zapieczętowanej torbie z barierą przeciwwilgociową (MBB) z pochłaniaczem wilgoci i kartą wskaźnika wilgotności (HIC).
  2. Sprawdź wskaźnik HIC po otrzymaniu komponentów. Jeśli wskazuje na wysoką wilgotność, wygrzej komponenty w zalecanej temperaturze i czasie, aby usunąć nadmiar wilgoci.
  3. Przechowuj komponenty w środowisku o niskiej wilgotności (≤5% RH). Jeśli przekroczono czas przechowywania na podłodze, wygrzej komponenty przed montażem.
  4. Szybko montuj PCB zawierające MSD. Nieużywane komponenty powinny być ponownie zapieczętowane w MBB.
  5. Jeśli wymagane jest wypiekanie, należy postępować zgodnie z zaleceniami producenta komponentów dotyczącymi temperatury i czasu wypiekania, aby uniknąć uszkodzenia komponentów.

Rozumiejąc i odpowiednio zarządzając poziomami wrażliwości na wilgoć, producenci elektroniki mogą zapobiegać wadom związanym z wilgocią, poprawiać niezawodność produktów i zmniejszać koszty poprawek i odpadów.

Wymagania dotyczące namaczania/pieczenia dla każdego poziomu MSL

Standard IPC/JEDEC J-STD-020 określa następujące wymagania dotyczące namaczania i pieczenia dla każdego poziomu wrażliwości na wilgoć (MSL):

MSL 1

  • Moczenie: 168 godzin przy 85°C/85% RH
  • Wypiekanie: Nie wymagane

MSL 2

  • Moczenie: 168 godzin przy 85°C/60% RH
  • Wypiekanie: Nie wymagane, jeśli czas życia na podłodze nie został przekroczony

MSL 2a

  • Soak: 696 godzin przy 30°C/60% RH lub 120 godzin przy 60°C/60% RH
  • Pieczenie: Nie jest wymagane, jeśli nie przekroczono czasu przechowywania na podłodze

MSL 3

  • Namaczanie: 192 godziny przy 30°C/60% RH lub 40 godzin przy 60°C/60% RH
  • Pieczenie: Wymagane, jeśli przekroczono czas życia na powierzchni

MSL 4

  • Soak: 96 godzin przy 30°C/60% RH lub 20 godzin przy 60°C/60% RH
  • Bake: Wymagane, jeśli przekroczono czas życia na podłodze

MSL 5

  • Moczenie: 72 godziny przy 30°C/60% RH lub 15 godzin przy 60°C/60% RH
  • Wypiekanie: Wymagane, jeśli czas życia na podłodze został przekroczony

MSL 5a

  • Moczenie: 48 godzin przy 30°C/60% RH lub 10 godzin przy 60°C/60% RH
  • Suszenie: Wymagane, jeśli przekroczono czas na podłodze

MSL 6

  • Moczenie: Czas na Etykiecie (TOL) przy 30°C/60% RH
  • Wypiekanie: Obowiązkowe przed użyciem

Wymagania dotyczące namaczania mają na celu symulację najgorszego przypadku ekspozycji komponentu na wilgoć podczas przechowywania i obsługi. Wymagania dotyczące wypiekania są używane do usuwania nadmiaru wilgoci z komponentów, które przekroczyły swoją żywotność na podłodze lub były narażone na wysoką wilgotność.

Wypiekanie zwykle odbywa się w temperaturze 125°C przez 24 godziny, ale dokładna temperatura i czas mogą różnić się w zależności od zaleceń producenta komponentów. Należy przestrzegać tych zaleceń, aby uniknąć uszkodzenia komponentów podczas procesu wypiekania. Wypiekanie w temperaturze 125°C usuwa nadmiar wilgoci z opakowania komponentu i masy formującej, przywracając go do bezpiecznego stanu do lutowania reflow. Czas wypiekania może być dostosowany w zależności od cech komponentu, takich jak gęstość obudowy, pod warunkiem ustalenia korelacji z standardowym czasem wypiekania.

Przestrzegając odpowiednich wymagań dotyczących nasączania i pieczenia dla każdego MSL, producenci elektroniki mogą zapewnić, że komponenty wrażliwe na wilgoć są odpowiednio obsługiwane i przetwarzane, minimalizując ryzyko uszkodzeń spowodowanych wilgocią podczas montażu PCB.