MSL(湿度敏感等级)说明

作者:Digi-Key工程师 Lindsay Foy

你可能正在查看我们的某颗物料并感到好奇, MSL 声明是怎么回事?

如同开袋的薯片一样,电子元件也会吸收环境中的水分。当这些元件通过回流焊机时就可能出现问题,因为焊接过程中产生的强热会导致被吸收的水分出现快速释放和膨胀现象。(点击此处查看工作中的回流焊机)这种内部湿气会试图立即脱离元件,而这样会对模具、外壳和/或内部电路造成严重破坏。这不仅会导致元件故障,还会损害电路板的完整性。

湿度敏感等级(在电子行业中简称为“MSL”)定义了对于回流焊制程,一个元器件可以暴露在不高于86华氏度(30摄氏度(℃)),60-85%相对湿度的环境中的最长安全时间。该范围从MSL 1开始,称为“无限制”或不受影响,而每个增量级别则表示一个持续时间阈值。


源自 JEDEC J-STD-033B.1 的湿度分类表

大部分容易受湿气影响的元件都是半导体类的,例如IC、传感器和LED。不过同时,一些意料之外的物料也会有湿度敏感特性,例如尼龙连接器#478-6169-1-ND。如有疑问,请参阅物料参数或厂商规格书。

为解决此问题,电子业界推出了JEDEC标准J-STD-033B,即,制定了有关处理、包装、运输和使用具有湿度敏感性物料的标准。受MSL影响的物料需采用防潮袋包装,并附有湿度卡和适当的MSL标签。湿度卡用于表示物料的暴露情况,可充当视觉指导。干燥剂包有助于去除密封袋中的多余水分。

干燥剂 # SCP648-ND 、防潮袋 # SCP385-ND 、湿度卡 # SCP444-ND MSL 标签 # SCP333-ND

那么,如果物料吸收过多的水分并超出了其 MSL 等级,需要怎样操作?

将超出其暴露极限的物料放入低温烘箱中,以帮助烘干积聚的水分。

等等,我原以为热量会导致这些物料出现问题?

回流焊机会加强热来熔化焊料,而烤箱会 缓慢而温和地 将水分从元件中烘出把产品恢复出产时的样子。

元件在烘箱中停留的时长取决于元件本身的厚度、MSL和烘烤温度。将物料烘烤数天的情况也并不少见。

JEDEC J-STD-033B文件中提供了深入的烘烤指南和程序,请点击以下网址查看:https://www.digikey.com/en/pdf/s/scs/scs-jedec-jstd033b-standards

如何确定 PCB 上的 MSL 物料已经受到湿度影响?

受湿度影响的物料会在视觉上呈现“爆米花效应”,即,壳体在回流过程后可能会出现裂缝或某种类型的可见缺陷。有时需要通过显微镜或X射线才能确定因水分积聚而造成的损坏。

手工焊接方法是否需要关注 MSL 物料?

JEDEC标准规定,在重工电路板时,元件体温应不超过200摄氏度,以尽量减少受潮损坏。例如,63/37焊料会在约185摄氏度时熔化。

如果 MSL 物料的等级为 1 ,那是否意味着防水?

不。你可以借助MSL来识别元件对实验室或仓库中的湿度的敏感度;而防水或IP级产品则适用于户外等更加暴露的环境。

英文原文链接:Explaining MSL (Moisture Sensitivity Levels)