Poziom wrażliwości na wilgoć (MSL)

Poziom wrażliwości na wilgoć (MSL) to standard zdefiniowany przez IPC/JEDEC J-STD-020, który wskazuje, jak podatny jest element elektroniczny wrażliwy na wilgoć/lutowanie rozpływowe na stres wywołany wilgocią podczas przechowywania, przenoszenia i procesu montażu PCB. System oceny MSL pomaga producentom elektroniki określić właściwe postępowanie, pakowanie i użycie urządzeń wrażliwych na wilgoć (MSD), aby uniknąć uszkodzeń spowodowanych przez wchłoniętą wilgoć podczas lutowania rozpływowego.

Oceny MSL wahają się od 1 do 6, przy czym MSL 1 oznacza najmniejszą wrażliwość na wilgoć, a MSL 6 największą. Części o wyższych ocenach MSL wymagają ostrożniejszego obchodzenia się i przechowywania, aby zapobiec wchłanianiu wilgoci, co może prowadzić do pękania obudowy, delaminacji i innych problemów z niezawodnością podczas lutowania rozpływowego.

Poziom wrażliwości na wilgoć (MSL) komponentu jest określany przez producenta komponentu poprzez standaryzowane testy. Wystawiają oni komponent na działanie różnych poziomów temperatury i wilgotności, a następnie mierzą ilość wchłoniętej wilgoci. Komponent jest następnie klasyfikowany zgodnie ze standardem IPC/JEDEC J-STD-020.

Przegląd poziomów MSL

Oto krótki przegląd każdej oceny MSL:

• MSL 1: Nieograniczony czas życia na hali przy ≤30°C/85% RH. Pakowanie w suchym opakowaniu nie jest wymagane.
• MSL 2: Jeden rok życia na hali przy ≤30°C/60% RH. Wymagane pakowanie w suchym opakowaniu, jeśli przekroczono ten czas.
• MSL 2a: 4 tygodnie życia na hali przy ≤30°C/60% RH. Wymagane pakowanie w suchym opakowaniu, jeśli przekroczono ten czas.
• MSL 3: 168 godzin życia na hali przy ≤30°C/60% RH. Wymagane pakowanie w suchym opakowaniu.
• MSL 4: 72 godziny życia na hali przy ≤30°C/60% RH. Wymagane pakowanie w suchym opakowaniu.
• MSL 5: 48 godzin życia na hali przy ≤30°C/60% RH. Wymagane pakowanie w suchym opakowaniu.
• MSL 5a: 24 godziny życia na hali przy ≤30°C/60% RH. Wymagane pakowanie w suchym opakowaniu.
• MSL 6: Obowiązkowe wygrzewanie przed użyciem. Wymagane pakowanie w suchym opakowaniu.

Floor life (czas otwarcia) odnosi się do dopuszczalnego czasu, przez jaki komponent może być wystawiony na działanie warunków otoczenia (≤30°C/60% RH) po wyjęciu z torby z barierą wilgoci (MBB).

Aby zarządzać komponentami wrażliwymi na wilgoć, producenci elektroniki muszą:

1. Upewnij się, że komponenty wrażliwe na wilgoć (MSL) są pakowane na sucho przez dostawcę w szczelnej torbie barierowej (MBB) ze środkiem osuszającym i kartą wskaźnika wilgotności (HIC).
2. Sprawdź HIC (kartę wskaźnika wilgotności) po otrzymaniu części. Jeśli wskazuje wysoką wilgotność, wygrzej części w zalecanej temperaturze i czasie, aby usunąć nadmiar wilgoci.
3. Przechowuj części w środowisku o niskiej wilgotności (≤5% RH). Jeśli przekroczono czas przydatności (floor life), wygrzej części przed montażem.
4. Montuj płytki PCB zawierające MSD niezwłocznie. Niewykorzystane komponenty powinny być ponownie zamknięte w torbie MBB.
5. Jeśli wymagane jest wygrzewanie, postępuj zgodnie z zaleceniami producenta komponentu dotyczącymi temperatury i czasu wygrzewania, aby uniknąć uszkodzenia komponentu.

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

Wymagania dotyczące wygrzewania/wypiekania (Soak/Bake) dla każdego poziomu MSL

Standard IPC/JEDEC J-STD-020 określa następujące wymagania dotyczące wygrzewania i pieczenia dla każdego Poziomu Czułości na Wilgoć (MSL):

MSL 1

• Namaczanie: 168 godzin w 85°C/85% RH
• Wygrzewanie: Niewymagane

MSL 2

• Wygrzewanie (Soak): 168 godzin w 85°C/60% RH
• Wypiekanie (Bake): Niewymagane, jeśli nie przekroczono czasu ekspozycji (floor life)

MSL 2a

• Wygrzewanie: 696 godzin w 30°C/60% RH lub 120 godzin w 60°C/60% RH
• Suszenie: Niewymagane, jeśli nie przekroczono czasu przydatności (floor life)

MSL 3

• Wygrzewanie (Soak): 192 godziny w 30°C/60% RH lub 40 godzin w 60°C/60% RH
• Wypiekanie (Bake): Wymagane, jeśli przekroczono czas ekspozycji (floor life)

MSL 4

• Wygrzewanie (Soak): 96 godzin w 30°C/60% RH lub 20 godzin w 60°C/60% RH
• Wypiekanie (Bake): Wymagane, jeśli przekroczono czas życia (floor life)

MSL 5

• Wygrzewanie (soak): 72 godziny w 30°C/60% RH lub 15 godzin w 60°C/60% RH
• Wypiekanie (bake): Wymagane, jeśli przekroczono czas życia na hali (floor life)

MSL 5a

• Wygrzewanie (Soak): 48 godzin w 30°C/60% RH lub 10 godzin w 60°C/60% RH
• Wypiekanie (Bake): Wymagane, jeśli przekroczono czas ekspozycji (floor life)

MSL 6

• Wygrzewanie (Soak): Czas na etykiecie (TOL) w 30°C/60% RH
• Wypiekanie (Bake): Obowiązkowe przed użyciem

Wymagania dotyczące wygrzewania (soak) mają na celu symulację najgorszego przypadku narażenia na wilgoć, jakiego komponent może doświadczyć podczas przechowywania i obsługi. Wymagania dotyczące wypiekania (bake) są stosowane w celu usunięcia nadmiaru wilgoci z komponentów, które przekroczyły swój czas życia po otwarciu (floor life) lub były narażone na warunki wysokiej wilgotności.

Wygrzewanie (baking) jest zazwyczaj przeprowadzane w temperaturze 125°C przez 24 godziny, ale dokładna temperatura i czas trwania mogą się różnić w zależności od zaleceń producenta części. Należy przestrzegać tych zaleceń, aby uniknąć uszkodzenia części podczas procesu wygrzewania. Wygrzewanie w temperaturze 125°C usuwa nadmiar wilgoci z obudowy części i masy formierskiej, przywracając ją do bezpiecznego stanu przed lutowaniem rozpływowym. Czas wygrzewania może być dostosowany w oparciu o charakterystykę części, taką jak gęstość upakowania, pod warunkiem ustalenia korelacji ze standardowym czasem wygrzewania.

Przestrzegając odpowiednich wymagań dotyczących wygrzewania (soak and bake) dla każdego poziomu MSL, producenci elektroniki mogą zapewnić, że komponenty wrażliwe na wilgoć są odpowiednio obsługiwane i przetwarzane, minimalizując ryzyko uszkodzeń spowodowanych wilgocią podczas montażu PCB.