Moisture Sensitivity Levels (MSL)湿度敏感等级解说 J-STD-020---精品资料

八月 22, 2010

短小輕薄是現代科技的趨勢，連帶著電子零組件也得越做越小，可是越小的零件，其抗濕能力就越差，也越難承受 SMT reflow 高溫的洗禮。再者，IC零件的封裝方式也越來越多樣化，只是不同的封裝製程及材料就代表著會有不同抗濕度入侵的能力。一般來說，較早期的傳統插件零件(DIP)，因為零件較大、夠堅固，所以其抗濕度防膨脹能力就比較好。想想看為何表面黏著(SMT)製程的零件比傳統插件(DIP)對濕氣影響來得敏感？原因如下：

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SMD製程的零件通常比較薄，所以比較不耐熱衝擊，且容易因為應力而引起彎折。

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SMD製程的零件比傳統插件更不耐濕氣影響，因為封裝的材料變少了，所以只要一點點的濕氣進入，經過高溫之後就會急速膨脹而引起分層。

電子零件如果遭到濕氣入侵零件內部，其最常見到的問題，是在流經 Reflow (回流焊)時水氣會因為快速的溫度上升而急速膨脹，進而由零件較脆弱(weak)的地方撐開，並造成零件分層剝離(delamination)的缺點，有時候零件雖然只有毛髮般的裂縫(micro crack)，但隨著時間的流逝，裂縫會越裂越大，到最後形成電路不良。

為了因應SMD製程零件越來越普遍的趨勢，IPC/JEDEC 定義了一套標準的『濕度敏感等級』 如下，有需要的人也可以到 Google

找 J-STD-020。不過要注意的是，這份標準該主要在幫助 IC製造廠 確定其所生產的元器件對潮濕的敏感性，並列出幾種潮濕等級分類與其停留於車間的使用期限。 Table 1. IPC/JEDEC J-STD-20 MSL Classifications Soak Requirements (濕度環境要求) Standard (標準) Time (hrs) Cond Level 1 2 2a 3 4 5 5a 6 Floor Life (車間時間) Time Cond Accelerated (加速) Time (hrs) Cond °C／%RH ≦30/85% ≦30/60% ≦30/60% ≦30/60% ≦30/60% ≦30/60% ≦30/60% ≦30/60% °C／%RH 85/85 85/60 30/60 30/60 30/60 30/60 30/60 30/60 °C／%RH n/a n/a 60/60 60/60 60/60 60/60 60/60 60/60 unlimited 1 year 4 weeks 168 hours 72 hours 48 hours 24 hours TOL 168+5/-0 168+5/-0 696+5/-0 192+5/-0 96+2/-0 72+2/-0 48+2/-0 TOL n/a n/a 120+1/-0 40+1/-0 20+0.5/-0 15+0.5/-0 10+0.5/-0 n/a 1) TOL means ‘Time on Label’, or the time indicated on the label of the packing. 2) The standard soak time is the sum of the default value of 24H for the semiconductor manufacturer’s exposure time (MET) between bake and bag and the floor life or maximum time allowed out of the bag at the end user or distributor’s facility. For example, an MSL 3 package will require a standard soak time of 192 hours, which is 168 hours of floor life plus 24 hours between bake and bag at the semiconductor manufacturer. 『濕度敏感等級』MSL (Moisture Sentivity levels)，由小排到大，數字越小的表示其抗濕度能力越好；數字越大的，表示其可以曝露於環境濕氣的時間要越短。 以等級3 (level 3)來舉例說明，如果零件暴露在攝氏溫度30°C與60％濕度以內的環境下，那麼其存放時間就不可以超過 192小時 (其中需扣除ＩＣ半導體廠商的 24小時的曝露時間，所以SMT表面貼著廠就只剩下168小時(=192-24)的車間時間了)，也就是說對於等級3的ＩＣ從真空包裝中取出後，就必須在168個小時內打件並過完Reflow (回流焊)。如果不能在規定時間內過完 Reflow，就必須要重新真空包裝，最好是重新烘烤後再重新包裝，因為重新烘烤後的時間就可以歸零重算 。如果超過規定時間，則一定要重新烘烤後才能使用。