电子元件-潮湿敏感度MSL等级

news2024/9/19 23:06:55

MSL：MSL 是 Moisture Sensitivity Level 的缩写，是湿气敏感性等级的意思。 MSL 的提出就是为了给湿度敏感性 SMD 元件的封装提供一种分类标准，从而使不同类型的元件能够得到正确的封装、储藏和处理，避免在装配或修理过程中出现事故。

通常封装完的 IC，胶体或 Substrate PCB 在一般的环境下会吸收湿气，造成 IC 在过 SMT 回流焊时，发生“爆米花”（POPCORN）的状况。湿气敏感性等级被用来定义 IC 在吸湿及保存期限的等级，若 IC 超过保存期限，则无法保证不会因吸收太多湿气而在 SMT 回流焊时发生 POPCORN 现象。因此对于超过保存期限的 IC 要进行烘烤。

2、MSL测定的流程

(1) 良品 IC 进行 SAT，确认没有脱层的现象

(2) 将 IC 烘烤，以完全排除湿气

(3) 依 MSL 等级加湿

(4) 过 IR-Reflow 3次（模拟 IC 上件，维修拆件，维修再上件）

(5) SAT 检验是否有脱层现象及 IC 测试功能

若能通过上述测试，代表 IC 封装符合 MSL 等级

3、MSL的分类★

MSL等级	温湿度	寿命
1 级	≤ 30°C/85%RH	无限车间
2 级	≤ 30°C/60%RH	一年车间
2a级	≤ 30°C/60%RH	四周车间
3 级	≤ 30°C/60%RH	168小时车间
4 级	≤ 30°C/60%RH	72小时车间
5 级	≤ 30°C/60%RH	48小时车间
5a级	≤ 30°C/60%RH	24小时车间
6 级	≤ 30°C/60%RH	TOL

对于 6 级，元件使用之前必须经过烘焙，并且必须在潮湿敏感注意标贴上所规定的时间限定内回流。更详细的内容可参考 J-STD-020C 标准。

MSL 由小排到大， 数字越小的表示其抗湿度能力越好；数字越大的表示其可以曝露在环境湿气的时间要越短。以等级 4 (level 4)来举例，如果零件暴露在30℃/60％RH温湿度以内的环境下，那么其存放时间就不可以超过 72小时。

也就是说对于等级 4 的元器件从真空包裝中拿出后，就必须在 72 小时内完成贴片并 Reflow (回流焊)。如果不能在规定时间内过完 Reflow，就必须要重新真空包裝，最好是重新烘烤后再重新包裝，因为重新烘烤后的时间就可以重新计算。如果超过规定时间，必须重新烘烤后才能使用。

4、其他

湿气不仅严重加速了电子元器件的损坏，而且对元件在焊接过程中的影响也是非常巨大，这是因为产品生产线上的元件焊接都是在高温下进行波峰焊或回流焊并由焊接设备自动完成的。当将元器件固定到 PCB 板上时，回流焊快速加热将在元器件内部形成压力，由于不同封装结构材料的热膨胀系数（CTE）速率不同，因此可能产生元器件封装所不能承受的压力。当将元器件暴露在回流焊接期间，由于温度环境不断升高，SMD 元件内部的潮气会产生足够的蒸汽压力损伤或毁坏元件。

常见的情况包括塑料从芯片或引脚框上的内部分离（脱层）、金线焊接损伤、芯片损伤和元器件内部出现裂纹（在元件表面无法观察出来）等。在一些极端的情况中，裂纹会延伸到元件的表面，最严重的情况就是元件鼓胀和爆裂（“爆米花”效应）。尽管进行回流焊操作时，在 180℃~200℃ 时少量的湿气是可以接受的，但在 230℃~260℃ 的范围中的无铅工艺里，任何湿度的存在都能够形成足够导致破坏封装的小爆炸(爆米花状)或材料分层。

因此必须进行明智的封装材料选择、慎重控制组装环境及在运输中采用密封包装及放置干燥剂等措施。实际上国外经常使用装备有射频标签的湿度跟踪系统、局部控制单元和专用软件来显示封装、测试流水线、运输/操作及组装操作中的湿度并进行实时控制。