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”POPCRON的状况湿气敏感性等级Moisture Sensitivity Level，MSL 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 POPCRON 现象因此对于超过保存期限的 IC 要进行烘烤。MSL 测定的流程是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。MSL 的分类有 8 级具体如下 1 级 - 小于或等于 30C/85 RH 无限车间寿命2 级 - 小于或等于 30C/60 RH 小时车间寿命更详细的内容可参考 J-STD-020C 标准如果要拆掉主板上的器件，最好采用局部加热器件的表面温度控制在 200℃以内，以減小湿度造成的损坏如果有些器件的温度要超过 200℃，而且超过了规定的 Floor Life在返工前要对主板进行烘烤，烘烤方法见下段介绍；在Floor Life 以内器件所能经受的温度和回流焊接所能承受的温度一样。 如果拆除器件是为了进行缺陷分析一定要遵循上面的建议，否则湿度造成的损坏會掩盖本来的缺陷原因 如果器件拆除以后要回收再用，更要遵循上面的建议MSD 经过若干次回流焊接或返工后，并不能代替烘干处理 有些 SMD 器件和主板不能承受长时间的高温烘烤，如一些 FR-4 材料不能承受 24 小时 125℃的烘烤；一些电池和电解电容也对温度很敏感。综合考虑这些因素选择合适的烘烤方法。 MSLmsl人是什么么半导体 110435 阅读 7 评论 0 字号大中小 订阅 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嘚影响也是非常巨大，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嘚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嘚情况中，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 叫做“爆米花”效应。尽管进行回流焊操作时在 180℃200℃时少量的濕气是可以接受的，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濕度跟踪系统、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。由于盛放器件的料盘如Tray 盘、Tube 、Reel 卷带等，和器件一块儿放入MBB 时会影响湿度等级，因此作为补偿这些料盘也要进行干燥处理。 MSD 的干燥方法 一般采用的干燥方法是在一定的温度下对器件进行一定时间的恒温烘干处理也可以利用足够多的干燥剂来对器件进行干燥除湿。 根据器件的湿度敏感等级、大小和周围环境湿度状况不同的 MSD 的烘干过程也各不相同。按照要求对器件干燥处理以后MSD 的 Shelf Life 和 Floor Life可以从零开始计算。 当 MSD 曝露时间超过 Floor Life戓者其他情况导致 MSD 周围的温度/湿度超出要求以后，其烘干方法具体可参照最新的 IPC/JEDEC 标准如果器件要密封到 MBB 里面，必须在密封前进行烘干 Level 6 嘚 MSD 在使用前必须重新烘干，然后根据湿度敏感警示标志上的说明在规定的时间内进行回流焊接 对 MSD 进行烘烤时要注意以下几个问题 一般装茬高温料盘（如高温 Tray 盘）里面的器件都可以在 125℃温度下进行烘烤，除非厂商特殊注明了温度Tray 盘上面一般注有最高烘烤温度。 装在低温料盤（如低温 Tray 盘、管筒、卷带）内的器件其烘烤温度不能高于40℃ 否则料盘会受到高温损坏。 在 125℃高温烘烤以前要把纸 /塑料袋/盒拿掉 烘烤時注意 ESD（静电敏感）保护，尤其烘烤以后环境特别干燥，最容易产生静电 烘烤时务必控制好温度和时间。如果温度过高或时间过长，很容易使器件氧化或着在器件内部接连处产生金属间化合物，从而影响器件的焊接性 烘烤期间，注意不能导致料盘释放出不明气体否则会影响器件的焊接性。 烘烤期间一定要作好烘烤记录以便控制好烘烤时间。 MSD 的返修 研究表明SMD 器件从 MBB 内取出以后，其 Floor Life 与外部环境狀况呈一定的函数关系保守的讲，较安全的作法就是严格按照表 1 对器件进行控制但是外部环境经常会发生变化，实际的环境状况满足鈈了表 1 中规定的要求表2 列出了随着外部或者储存环境的变化，器件 Floor Life 的相应变化如果 MSD 器件以前没有受潮，而且拆封后曝露的时间很短（30 汾钟以内）曝露环境湿度也没有超过 30℃/60,那么用干燥箱或防潮袋对器件继续存储即可。如果采用干燥袋存储只要曝露时间不超过 30 分钟，原来的干燥剂还可以继续使用对于 Levels 2～4 的 MSD，只要曝露时间不超过 12 小时则其重新干燥处理的保持时间为 5 倍的曝露时间。干燥介质可以是足夠多的干燥剂也可以采用干燥柜对器件进行干燥，干燥柜的内部湿度要保持在 10RH 以内 另外，对于 Levels 2、2a 或者 3如果曝露时间不超过规定的 Floor Life，器件放在≤10RH 的干燥箱内的那段时间或者放在干燥袋的那段时间，不应再计算在曝露时间内 对于 Levels 5～5a 的 MSD，只要曝露时间不超过 8 小时则其偅新干燥处理的保持时间为 10 倍的曝露时间。可以用足够多的干燥剂来对器件进行干燥也可以采用干燥柜对器件进行干燥，干燥柜的内部濕度要保持在 5RH 以内干燥处理以后可以从零开始计算器件的曝露时间。 如果干燥柜的湿度保持在 5％RH 以下这样相当于存储在完整无损的 MBB 内，其 Shelf Life 不受限制 MSD 包装 许多公司会选择对没有用完的 MSD 重新打包，根据标准要求打包的基本物资条件有 MBB、干燥剂、HIC 等，不同等级的 MSD 其打包的偠求是不一样的如表3 所示。 在用 MBB 密封以前Level 2a～5a 的器件必须进行干燥（除湿）处理。干燥处理的方法一般是采用烘干机进行烘烤 这种做法的危害到底有多大，下面是一个例子假设每块成品需要一个 BGA，现在取出一盘（卷带包装）BGA 和大部分 PBGA 一样，其湿度等级为 4拆封寿命 72 尛时。这就意味着一旦器件被装到到贴片机上，生产线的生产率必须大于 12 块/ 小时为了在器件失效以前完成生产，一天 24 小时必须连续彡天不停机生产。同时必须考虑 SMT 生产线上料调试（可望不进行离线上料）以及其他常见的情况所导致的器件曝露时间如生产计划的变化，缺料和机器故障等其次，还必须考虑大多数生产情况每天进行一个或更多的产品切换导致多次更换物料。由于同一盘料被多次从贴爿机上换上换下使器件的曝露时间成倍增加。在整个曝露时间中还必须考虑干燥储存的时间，下面会提到这个问题当考虑了器件各個方面的实际寿命以后，会发现在回流焊以前超过拆封寿命的器件其数量占据非常大的比例。 因此在生产过程中，必须要求操作工在 SAP 標签上手工记录元器件首次从防潮保护袋拆出的日期和时间并注明截至日期。在截至时间内没有用完的物料必须放在防潮柜内。如果使用的元器件超过了截至日期必须按照规定进行烘烤。 配送适量的物料 为了确保物料在当班 8 小时内完成贴装物料配送数量在保证生产嘚同时，保证上线物料数目最小的原则如果在 8 小时以内，仍然有器件曝露在工作环境中则还有机会退回到干燥环境中进行充足的干燥保存。因此在每次配料时，必须详细计算每个 MSD 的数量当然要考虑不良物料的比率。 MSD 存储问题 通常物料从贴片机上拆下以后，在再次使用以前会一直存放在干燥的环境里，比如干燥箱或者和干燥剂一起重新封装。很多组装人员认为在器件保存在干燥环境以后，可鉯停止统计器件的曝露时间其实，只有在器件以前就是干燥的情况下才可以这样做。事实上一旦器件曝露相当长一段时间后（一小時以上），所吸收的湿气会停留在器件的封装里面并慢慢渗透到器件的内部，从而很可能对器件造成破坏 最近的调查结果清晰的表明，器件在干燥环境下的时间与在环境中的曝露时间同样重要最近，朗讯科技的 Shook 和 Goodelle 发表了与此相关的论文论道精辟。有例子表明湿度等级为 5（正常的拆封寿命为 48 小时）的 PLCC 器件，干燥保存 70 小时以后实际上，仅仅曝露 16 个小时便超过了其致命湿度水平。 其次一旦把器件從防潮保护袋中拿出来，就很难再次确认哪些是湿度敏感器件为了获得任何可能的控制措施，很有必要为物料处理人员和操作工提供便利和可靠的方法以获得物料编码以及相关的信息包括湿度敏感等级。根据JEDEC/EIAJ 标准规定大部分 MSD 都被封装在塑料 IC 托盘内。不幸的是IC托盘没囿足够的空间来贴标签，大多数情况下人们直接把几张纸或者不干胶标签贴在货架、喂料器、防潮柜或者袋子上来区分每种托盘。经过鈈同的流程以后器件相关的所有信息必须从原始的标签完整的保留下来。在跟踪托盘物料封装和由此导致的人为错误的过程中会遇到巨大的困难，有过 SMT 生产线经历的人对此深有感触 再者，MSD 分为六类根据标准，每一类控制方法也相差很大；同时一个生产工厂内的操莋人员上千人，每个人的认知水平和知识水平都不一样所以要保证每个人都对 MSD 了如指掌，操作不出现任何失误实在是一个庞大的工程。在实际的操作中我们摸索出了一个简单而实用的标识方法。 首先对所有与此操作相关的人员不断培训和考核，至少保证其知道 MSD 是怎麼一回事其次，直到 MSD 规范操作的规章制度奖罚分明。再者建立 MSD 准数据库，由专人负责定期将 MSD 列表发布给相关部门根据实际的生产凊况，大多数 MSD的 MSL 为 3 级为了简化操作，除了特别指明外所有 MSD 以 Level 3 的方法进行处理和操作，这样就使得 MSD 的标识非常简单由于我们公司采用 SAP系统，物料在入司的时候收获库会在每盘物料的包装上贴上一个 SAP 标签（SAP 标签包括物料编码、物料描述等信息，格式是死的）操作人员會根据MSD 列表中列出的 MSD 清单，把所有 MSD 的标签都使用醒目的黄色标签其他物料全部使用白色标签。SAP 标签是唯一的而且与每种物料一一对应，不论物料走到哪里SAP 标签也跟到哪里，从而保证 MSD 受到全程标识和跟踪 为了确保物料在特定的时间内组装，组装人员可能会完全依靠物鋶管理层来进行控制这是最糟糕的做法。在某些时期这种做法还可以接受，但随着器件制造工艺的变化和产品多样化的激增这种做法的危害性也随之增加。由于组装人员根本没有对器件的存储和使用信息进行跟踪所以他们也不知道物料曝露了多久，更不了解已经超過拆封寿命的 MSD 的比例是多少 210-235 度（SnPb 共晶），无铅焊接的峰值会更高在 245 度左右。在回流区的高温作用下器件内部的水分会快速膨胀，器件的不同材料之间的配合会失去调节各种连接则会产生不良变化，从而导致器件剥离分层或者爆裂于是器件的电气性能受到影响或者破坏。破坏程度严重者器件外观变形、出现裂缝等（通常我们把这种现象形象的称作“爆米花”现象）。像 ESD 破坏一样大多数情况下，禸眼是看不出来这些变化的而且在测试过程中，MSD 也不会表现为完全失效 其原理可用图（1）和图（2）来描述。MSD 涉及的制造工艺 虽然 MSD 显得囿点让人讨厌但是完全没有必要谈“M”色变。知道了 MSD的损害机理后我们就足以可以做到有的放矢了。 MSD 只会在采用 Convection、Convector/IR 、IR、VPR 的 Bulk Reflow 工艺过程受箌影响当然，在通过局部加热来拆除或者焊接器件的工艺过程中------如“热风返工”的工艺中也要严格控制 MSD 的使用其他诸如穿孔插入器件戓者 Socket 固定的器件，以及仅仅通过加热管脚来焊接的工艺（在这种焊接过程中整个器件吸收的热量相对来讲要小的多。）等你完全可以“肆无忌惮”的使用 MSD 了。 MSD 标识和跟踪 要控制 MSD首先要考虑的就是器件的正确标识。绝大多数情况下器件制造商在 MSD 封装和防潮袋标识方面莋了很多有益的工作。但是并非所有的厂商都遵循 IPC/JEDEC 标签标识方面的指导原则实际上 MSD 的标识是百花齐放，有的仅仅采用手写在包装袋上来紸明 MSL有的则用条形码来记录 MSL，有些索性就没有任何标示或者是收到物料时器件没有进行防潮包装。如果收到物料时器件没有进行防潮包装，或者包装袋上没有进行恰当的标识那么这些物料很可能被认为是非湿度敏感的，这就非常危险了避免这种情况的唯一措施就昰建立包括所有 MSD 的数据库，以确保来料接受或来料检测时物料是被正确包装的除了通过观察原包装上的标签，没有其他更便利的措施来獲得给定器件的湿度敏感性信息因此，建立和维护 MSD 数据库本身就是一个挑战性的工作行业，这种现象转变为“高混合”型生产通常，每种产品生产数量的减小导致了生产线的频繁切换同时延长了湿度敏感器件的曝露时间。每当生产线切换为其他产品时许多已经装箌贴片机上的器件不得不拆下来。这就意味着大量没有用完的托盘器件和卷带器件暂时储存起来以备后用。这些封装在托盘和卷带里的沒有用完的湿度敏感器件很可能在重返生产线并进行最后的焊接以前，就超过了其最大湿度容量在装配和处理期间，不仅额外的曝露時间可以导致湿度过敏而且干燥储存的时间长短也对此有影响。 湿度敏感器件 根据标准MSD 主要指非气密性Non-HermeticSMD 器件。包括塑料封装、其他透沝性聚合物封装（环氧、有机硅树脂等）一般 IC、芯片、电解电容、LED 等都属于非气密性 SMD 器件。 MSD 可分为 6 大类（表 1）对于各种等级的 MSD,其首要區别在于 Floor Life、体积大 小及受此影响的回流焊接表面温度。影响 MSL 的因素主要有 Die 器件达到的温度要比体积大的器件的温度高因此体积偏小的器件会被划分到回流温度较高的一类。虽然采用热风对流回流焊可以减小这种由于封装大小造成的温度差异但这种温度差异还是客观存在嘚。这里提到的“体积”为长宽高这些尺寸不包括外部管脚，温度指的是器件上表面的温度 Level 1 不是湿度敏感器件。 湿度敏感危害产品可靠性的原理 在 MSD 暴露在大气中的过程中大气中的水分会通过扩散渗透到湿度敏感器件的封装材料内部。当器件经过贴片贴装到 PCB 上以后要鋶到回流焊炉内进行回流焊接。在回流区整个器件要在 183 度以上 30-90s 左右，最高温度可能在对于潮湿敏感水平为 5-5a 级的防湿包装拆开后的 SMD如暴露在小于或等于30C/60 RH 环境下，将其放入湿度为 10RH 的常温干燥箱中经过暴露时间 X 10 倍的除湿保管时间，可以恢复原来的车间寿命IPC-9503 非 IC 元件的潮湿敏感性分类该文件的作用是帮助制造厂商确定非 IC 元件的电子元器件对潮湿的敏感性和防护要求结论IPC-M-109 为 电子制造厂商潮湿对电子元器件的危害問题提供了标准和方法,只要认真贯彻执行，可将有效地将潮湿对电子元器件的危害降到最低程度转载有关温湿度敏感元件储存2008 年 05 月 15 日 点击 2446 編辑 tigeracl摘要湿度敏感器件（MSD）对 SMT 生产直通率和产品的可靠性的影响不亚于ESD所以认识 MSD 的重要性，深入了解 MSD 的损害机理学习相关标准，通过規范化 MSD 的过程控制方法避免由于吸湿造成在回流焊接过程中的元器件损坏来降低由此造成的产品不良率，提高产品的可靠性是 SMT 不可推脱嘚责任 关键字湿度敏感器件，MSD爆米花 MSD 的发展趋势 电子制造行业的发展趋势使得 MSD 问题迫在眉睫。第一新兴信息技术的产生和发展，对電子产品可靠性提出了更高的要求由于对单一器件缺陷率的要求，在装配检测过程中不允许有明显的缺陷漏检率第二，封装技术的不斷变化导致湿度敏感器件和更高湿度等级的敏感器件的使用量在不断增加比如更短的发展周期、越来越小的封装尺寸、更细的间距、新型封装材料的使用、更大的发热量和尺寸更大的集成电路等。第三面阵列封装器件（如BGA ,CSP）使用数量的不断增加更明显的影响着这一状况。因为面阵列封装器件趋向于采用卷带封装每盘卷带可以容纳非常多的器件。与 IC 托盘封装相比卷带封装无疑延长了器件的曝露时间。苐四虽然贴装无铅化颇具争议，但随着它的不断推进也会给 MSD 的等级造成重大影响。无铅合金的回流峰值温度更高它可能使 MSD 的湿度敏感性至少下降 1 或 2 个等级，所以必须重新确认现在的所有器件的品质 或许最大的原因莫过于产品大量定制化和物料外购化的大举推进。在 PCB 裝配标贴是要求的潮湿敏感水平为 6 级的。装袋之前干燥是可选的装袋与去湿剂是可选的、标贴是要求的。IPC 的干燥包装之前的预烘焙推薦是包装厚度小于或等于 1.4mm对于 2a-5a 级别125C 的烘焙时间范围 828 小时，或 150C 烘焙 4-14 小时包装厚度小于或等于 2.0mm对于 2a-5a 级别，125C 的烘焙时间范围 23-48 小时或 150C 烘焙 11-24 小時。包装厚度小于或等于 4.0mm对于 2a-5a 级别125C 的烘焙时间范围 48 小时，或 150C 烘焙 24 小时IPC 的车间寿命过期之后的后烘焙推荐是包装厚度小于或等于 1.4mm对于 2a 5a 级別，125C 的烘焙时间范围 天元件干燥使用常温干燥箱去湿或烘焙两种方法之一。烘焙去湿烘焙比比较复杂基于潮湿敏感水平级别不同和包裝厚度的不同，有一些干燥包装前的预焙的推荐方法但指出烘焙温度可能造成引脚氧化或引起过多的金属间增生intermetallic growth从而降低引脚的可焊接性。并不要将元件存储在烘焙温度下的炉子内常温干燥箱去湿对于潮湿敏感水平为 2-4 级的防湿包装拆开后的 SMD，如暴露在小于或等于 30C/60 RH 环境下将其放入湿度为 10RH 的常温干燥箱中，经过暴露时间 X 5 倍的除湿保管时间可以恢复原来的车间寿命。潮湿敏感水平 SMD 防湿包装拆开后暴露的环境 车间寿命1 级 暴露于小于或等于 30C/85 RH 没有任何车间寿命2 级 暴露于小于或等于 30C/60 RH 一年车间寿命2a 级 暴露于小于或等于 30C/60 RH 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增重weight-gain分析用来确定确定一个估计的车间寿命，而失重weight-loss 分析用来确定需要用来詓掉过多元件潮湿的干燥时间IPC/JEDEC J-STD-033 潮湿 /回流敏感性 SMD 的处理、包装、装运和使用标准该文件提供处理、包装、装运和干燥潮湿敏感性元件的推荐方法干燥包装涉及将潮湿敏感性元件与去湿剂、湿度指示卡和潮湿敏感注意标贴一起密封在防潮袋内。标贴含有有关特定温度与湿度范圍内的货架寿命、包装体的峰值温度220C 或 235C、开袋之后的暴露时间、关于何时要求烘焙的详细情况、烘焙程序、以及袋的密封日期潮湿敏感沝平为 1 级的，装袋之前干燥是可选的装袋与去湿剂是可选的、标贴是不要求的，除非元件分类到 235C 的回流温度潮湿敏感水平为 2 级的，装袋之前干燥是可选的装袋与去湿剂是要求的、标贴是要求的。潮湿敏感水平为 2a 5a 级的装袋之前干燥是要求的，装袋与去湿剂是要求的、什么是 MSLMoisture Sensitivity Levels湿度敏感等级时间 1156 来源