Erklärung von MSL (Moisture Sensitivity Level – Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufen)
Technischer Tipp
Lindsay_1029 DigiKey-Mitarbeiter
Sie schauen sich vielleicht unsere Bauteile an und fragen sich, was es mit der MSL-Erklärung auf sich hat?
Wie eine geöffnete Chipstüte können auch elektrische Bauteile Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnehmen. Dies kann ein Problem sein, wenn diese Komponenten durch einen Reflow-Lötofen geführt werden, da die intensive Hitze des Lötprozesses eine schnelle Freisetzung und Ausdehnung der eingeschlossenen Feuchtigkeit verursacht. (Sehen Sie hier eine Reflow-Maschine in Aktion: See a Reflow machine in action here)
Da das interne feuchte Gas sofort versucht aus dem Bauteil zu entweichen und richtet dabei Chaos an Chip, Gehäuse und / oder der Integrierten Schaltung an. Dies kann nicht nur zum Ausfall der Komponente führen, sondern auch die Integrität der Platine beeinträchtigen.
Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe – in der Elektronikindustrie einfach als ‘MSL‘ bezeichnet – hilft zu ermitteln, wie lange ein Bauteil bei Temperaturen unter 86 Grad Fahrenheit = 30 °C einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60-85% ausgesetzt sein kann, bevor es für den Reflow-Lötprozeß beeinträchtigt wird. Der Bereich beginnt bei MSL 1, bekannt als ‘unbegrenzt’ oder unbeeinflußt, und jeder inkrementelle Pegel repräsentiert einen Dauerschwellenwert.
Feuchtigkeitsklassifizierungstabelle aus JEDEC J-STD-033B.
Die Mehrheit der von Feuchtigkeit betroffenen Teile sind halbleiterbasiert wie ICs, Sensoren und LEDs. Feuchtigkeitsempfindlichkeit kann jedoch bei unerwarteten Teilen wie dem Nylonverbinder # 478-6169-1-ND (009276002021106 als TERM BLK 2POS SIDE ENT 2.5MM SMD von KYOCERA AVX ) auftreten. Im Zweifelsfall konsultieren Sie die Teileparameter oder das Herstellerdatenblatt.
Die Elektronikindustrie ist dieses Problem in der JEDEC-Norm J-STD-033B angegangen, indem Standards für Handhabung, Verpackung, Versand und Verwendung von Teilen mit Feuchtigkeitsempfindlichkeit festgelegt wurden. Von MSL betroffene Teile werden in Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB – Moisture Barrier Bags) verpackt und mit Feuchtigkeitsindikatoren (HIC – Humidity Indicator Cards) und entsprechenden MSL-Etiketten geliefert. Der Feuchtigkeitsindikator ist eine Darstellung der Bauteilfeuchtigkeit und dient als visuelle Orientierungshilfe. Trockenmittelpackungen (Desiccant packs) können helfen, überschüssige Feuchtigkeit zu entfernen, während sie im Beutel versiegelt sind.
Trockenmittel # SCP648-ND (1/2PLDES550 als DESICCANT 1/2 PLAST BAG 550/PAIL von SCS), Feuchtigkeitsbeutel # SCP385-ND (7001020 als BAG 10X20" MOIST BARRIER 1=1EA von SCS), Feuchtigkeitsindikator # SCP444-ND (51015HIC125 als HUMIDITY INDICATOR 3 SPOT 125PCS von SCS), MSL-Etikett # SCP333-ND (113LABEL als LABEL MOISTURE WARN 4"X4" 100PC von SCS).
Was passiert also, wenn Teile zu viel Feuchtigkeit aufnehmen und ihre MSL-Werte überschreiten?
Teile, die ihre Expositionsgrenzen überschritten haben, werden bei niedriger Temperatur in einen Ofen gegeben, um die angesammelte Feuchtigkeit herauszuziehen.
Moment bitte, ich dachte, Hitze verursacht Probleme bei diesen Teilen?
Während die Reflow-Maschine dem Schmelzlot intensive Wärme zuführt, zieht der Ofen diese Feuchtigkeit langsam und sanft aus dem Bauteil, um es ‘zurückzusetzen‘.
Die Dauer, die das Bauteil im Ofen liegen muß, hängt von der Dicke des Bauteils selbst, der MSL und der Backtemperatur ab. Es ist nicht ungewöhnlich, daß Bauteile mehrere Tage für den Backvorgang benötigen.
Ausführliche Backrichtlinien und -verfahren finden Sie in der JEDEC J-STD-033B-Datei hier: https://www.digikey.com/en/pdf/s/scs/scs-jedec-jstd033b-standards
Wie erkenne ich, ob MSL-Teile auf meiner Leiterplatte beschädigt sind?
Teile können visuell etwas anzeigen, das als ‘Popcorn-Effekt‘ bezeichnet wird, bei dem das Gehäuse nach dem Reflow-Prozeß Risse oder eine Art sichtbare Unvollkommenheit aufweisen kann.
Manchmal muß der Schaden mit einem Mikroskop oder Röntgenbild gesehen werden, um Schäden aufgrund von Feuchtigkeitsansammlungen zu erkennen.
Wenn von Hand gelötet wird, sollte man sich Sorgen um MSL-Teile machen?
Der JEDEC-Standard besagt, daß die Körpertemperatur der Komponenten bei der Überarbeitung einer Platine 200 °C nicht überschreiten sollte, um Feuchtigkeitsschäden zu minimieren. Als Beispiel schmilzt ein 63/37 Lot oder Lötzinn bei etwa 185 °C.
Wenn ein MSL-Teil als 1 aufgeführt ist, bedeutet das, daß es wasserdicht ist?
Nein. Sie könnten sich das MSL als Hilfe vorstellen, um festzustellen, wie empfindlich Komponenten gegenüber der Feuchtigkeit in einem Labor oder Lager sind. während wasserdichte oder IP-geschützte Produkte für exponiertere Situationen wie die Verwendung im Freien oder unter rauhen Bedingungen geeignet sind.