Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL)

O Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) é um padrão definido pela IPC/JEDEC J-STD-020 que indica quão suscetível um componente eletrônico sensível à umidade/refluxo é ao estresse induzido pela umidade durante armazenamento, manuseio e o processo de montagem de PCB. O sistema de classificação MSL ajuda os fabricantes de eletrônicos a determinar o manuseio adequado, embalagem e uso de dispositivos sensíveis à umidade (MSDs) para evitar danos causados pela umidade absorvida durante a soldagem por refluxo.

As classificações MSL variam de 1 a 6, sendo MSL 1 o menos sensível à umidade e MSL 6 o mais sensível. Componentes com classificações MSL mais altas requerem manuseio e armazenamento mais cuidadosos para prevenir a absorção de umidade, que pode levar a rachaduras no pacote, delaminação e outros problemas de confiabilidade durante a soldagem por refusão.

O MSL de um componente é determinado pelo fabricante do componente através de testes padronizados. Eles expõem o componente a diferentes níveis de temperatura e umidade, depois medem a quantidade de umidade absorvida. O componente é então classificado de acordo com o padrão IPC/JEDEC J-STD-020.

Visão Geral dos Níveis de MSL

Aqui está uma breve visão geral de cada classificação MSL:

  • MSL 1: Vida útil ilimitada no chão de fábrica a ≤30°C/85% RH. Não é necessário embalagem seca.
  • MSL 2: Um ano de vida útil no chão de fábrica a ≤30°C/60% RH. Embalagem seca necessária se exceder isso.
  • MSL 2a: 4 semanas de vida útil no chão de fábrica a ≤30°C/60% RH. Embalagem seca necessária se exceder isso.
  • MSL 3: 168 horas de vida útil no chão de fábrica a ≤30°C/60% RH. Embalagem seca necessária.
  • MSL 4: 72 horas de vida útil no chão de fábrica a ≤30°C/60% RH. Embalagem seca necessária.
  • MSL 5: 48 horas de vida útil no chão de fábrica a ≤30°C/60% RH. Embalagem seca necessária.
  • MSL 5a: 24 horas de vida útil no chão de fábrica a ≤30°C/60% RH. Embalagem seca necessária.
  • MSL 6: Assar obrigatório antes do uso. Embalagem seca necessária.

A vida útil refere-se ao tempo permitido que um componente pode ser exposto a condições ambientes (≤30°C/60% RH) após ser removido de sua bolsa barreira contra umidade (MBB).

Para gerenciar componentes sensíveis à umidade, os fabricantes de eletrônicos devem:

  1. Garanta que componentes sensíveis ao MSL sejam embalados a seco pelo fornecedor em uma bolsa de barreira contra umidade (MBB) selada, com dessecante e um cartão indicador de umidade (HIC).
  2. Verifique o HIC ao receber os componentes. Se indicar alta umidade, asse os componentes na temperatura e tempo recomendados para remover o excesso de umidade.
  3. Armazene componentes em um ambiente de baixa umidade (≤5% RH). Se a vida útil no chão de fábrica for excedida, asse os componentes antes da montagem.
  4. Monte PCBs contendo MSDs prontamente. Componentes não utilizados devem ser reembalados no MBB.
  5. Se for necessário assar, siga as recomendações do fabricante do componente para temperatura e duração de assamento para evitar danos ao componente.

Ao entender e gerenciar adequadamente os níveis de sensibilidade à umidade, os fabricantes de eletrônicos podem prevenir defeitos relacionados à umidade, melhorar a confiabilidade do produto e reduzir os custos de retrabalho e sucata.

Requisitos de Soak/Bake para Cada Nível de MSL

O padrão IPC/JEDEC J-STD-020 especifica os seguintes requisitos de imersão e cura para cada Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL):

MSL 1

  • Imersão: 168 horas a 85°C/85% RH
  • Cozimento: Não necessário

MSL 2

  • Imersão: 168 horas a 85°C/60% RH
  • Assar: Não necessário se o tempo de vida no chão de fábrica não for excedido

MSL 2a

  • Imersão: 696 horas a 30°C/60% RH ou 120 horas a 60°C/60% RH
  • Cozimento: Não necessário se a vida útil no chão de fábrica não for excedida

MSL 3

  • Imersão: 192 horas a 30°C/60% RH ou 40 horas a 60°C/60% RH
  • Assar: Necessário se a vida útil for excedida

MSL 4

  • Soak: 96 horas a 30°C/60% RH ou 20 horas a 60°C/60% RH
  • Bake: Necessário se a vida útil no chão de fábrica for excedida

MSL 5

  • Imersão: 72 horas a 30°C/60% RH ou 15 horas a 60°C/60% RH
  • Cozimento: Necessário se a vida útil no chão de fábrica for excedida

MSL 5a

  • Imersão: 48 horas a 30°C/60% RH ou 10 horas a 60°C/60% RH
  • Assar: Necessário se a vida útil for excedida

MSL 6

  • Imersão: Tempo no Rótulo (TOL) a 30°C/60% RH
  • Cozimento: Obrigatório antes do uso

Os requisitos de imersão são destinados a simular a exposição à umidade em pior caso que um componente pode experimentar durante armazenamento e manuseio. Os requisitos de cozimento são usados para remover o excesso de umidade de componentes que excederam sua vida útil ou foram expostos a condições de alta umidade.

A cura é normalmente realizada a 125°C por 24 horas, mas a temperatura e duração exatas podem variar dependendo das recomendações do fabricante do componente. É essencial seguir essas recomendações para evitar danificar os componentes durante o processo de cura. A cura a 125°C remove o excesso de umidade da embalagem e do composto de moldagem do componente, restaurando-o a uma condição segura para a soldagem por refusão. O tempo de cura pode ser ajustado com base nas características do componente, como a densidade do pacote, desde que a correlação com o tempo de cura padrão seja estabelecida.

Ao aderir aos requisitos apropriados de imersão e cozimento para cada MSL, os fabricantes de eletrônicos podem garantir que os componentes sensíveis à umidade sejam devidamente manuseados e processados, minimizando o risco de danos induzidos pela umidade durante a montagem do PCB.