MSL(수분 민감도 레벨)에 대한 설명

Digi-Key의 부품을 살펴보다가 MSL에 적힌 내용이 도대체 무엇인지 궁금해 하셨을 수 있습니다.

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감자 칩 봉지를 열어 둔 경우와 마찬가지로, 전기 부품도 자연 환경으로부터 수분을 흡수할 수 있습니다. 납땜 공정에서 발생하는 강한 열은 갇힌 수분의 빠른 팽창 및 방출을 야기 하기 때문에 이런 부품들을 리플로우 장비에 투입하면 문제가 될 수 있습니다(동작중인 리플로우 장비를 여기에서 볼 수 있습니다). 수분으로 인한 이러한 내부 가스는 부품을 즉시 빠져나가려 하고 이런 과정에서 다이, 하우징 및/또는 내부 회로에 큰 피해를 입히게 됩니다. 이는 부품만의 불량이 아니라 기판의 무결성도 저해하게 됩니다.

전자 업계에서는 줄여서 "MSL"로 알려진 수분 민감도 레벨은 리플로우 납땜 공정으로 인해 영향을 받기 전 화씨 86도(섭씨 30도) 미만의 온도에서 60-85%의 상대 습도에 부품이 노출 될 수 있는 기간을 확인하는 데 도움이 됩니다. 범위는 MSL 1에서 시작하며, 이는 ‘무제한’ 또는 영향을 받지 않음을 나타냅니다. 각 증가되는 레벨은 지속 시간의 임계 값을 나타냅니다.


JEDEC J-STD-033B.1의 습도 분류 수준과 보관 수명에 대한 표

수분에 영향을 받는 대부분의 부품들은 IC, 센서 그리고 LED와 같은 반도체 기반입니다. 그러나 나일론 커넥터 부품 번호 478-6169-1-ND와 같은 뜻밖의 부품에도 수분 민감도가 존재할 수 있습니다. 미심쩍으면 부품 파라미터나 제조업체 규격서를 찾아보시기 바랍니다.

전자 산업에서는 JEDEC 표준 J-STD-033B에 수분에 민감한 부품의 취급, 포장, 운송 및 사용에 대한 표준을 정함으로써 이 문제를 다루고 있습니다. MSL에 영향을 받는 부품은 습도 지시 카드(Humidity Indicator Card)와 함께 방습 포장재에 포장한 후 적절한 MSL 레이블이 붙어 배송됩니다. 습도 지시 카드는 부품의 (습도에의)노출 정도를 나타내며 시각적 지침 역할을 합니다. 건조제 팩은 (부품이)포장재에 밀봉된 동안 (포장재 내의)과잉 수분 제거에 도움이 됩니다.


건조제 부품 번호 SCP648-ND, 방습 포장재 부품 번호 SCP385-ND, 습도 지시 카드 부품 번호 SCP444-ND, MSL 레이블 부품 번호 SCP333-ND

만약 부품이 MSL 등급을 초과해 수분을 너무 많이 흡수하면 무엇을 해야 하나요?

노출 한도를 초과한 부품은 (내부에)축적된 수분을 빼낼 수 있도록 낮은 온도의 오븐에 넣어 둡니다.

잠깐, 이런 부품에서는 열이 문제를 일으키지 않나요?

리플로우 장비는 납을 녹이기 위해 강렬한 열을 전달하는 반면, 오븐은 천천히 그리고 완만하게 부품으로부터 수분을 끌어 내어 (지속 시간을)재설정하게 됩니다.

부품이 오븐에 있어야 하는 기간은 부품 자체의 두께, MSL 레벨 그리고 베이킹 온도에 따라 달라집니다. 부품의 베이킹 과정에 며칠이 걸리는 것이 드문 일은 아닙니다.

자세한 베이킹 지침 및 절차는 아래 JEDEC J-STD-033B 파일에서 확인할 수 있습니다:

https://www.digikey.com/en/pdf/s/scs/scs-jedec-jstd033b-standards

PCB에서 MSL 부품이 손상되었는지 어떻게 확인하나요?

리플로우 과정 후 하우징에 크랙 또는 일종의 가시적인 결함이 발생하는 "팝콘 현상"이라 불리는 것이 나타나는 것을 목격할 수 있습니다. (내부에)쌓인 수분으로 인한 손상을 확인하기 위해 때로는 현미경이나 X-ray로 손상을 관찰할 필요가 있습니다.

손으로 납땜을 하는데, MSL 부품에 신경 써야 하나요?

JEDEC 표준에는 보드를 재작업 하는 동안 수분에 따른 손상을 최소화하기 위해 부품 바디의 온도가 섭씨 200도를 초과하지 않도록 명시하고 있습니다. 예를 들어 63/37 땜납은 섭씨 약 ~185도에서 녹습니다.

MSL 부품이 1로 기재되어 있다면 방수라는 의미인가요?

아닙니다. MSL은 부품이 실험실 또는 창고내에서 습도에 얼마나 민감한지를 파악하는데 도움을 주는 것으로 생각할 수 있습니다; 반면 방수 또는 IP 등급 제품은 실외와 같이 보다 노출된 경우에 해당됩니다.




영문 원본: Explaining MSL (Moisture Sensitivity Levels)