何種零件需要執行MSL(濕敏等級)?

一般電路板上的IC封裝零件都會定義其 MSL(Moisture Sensitivity Level,濕敏等級),可是有許多的朋友似乎還是不太瞭解 MSL 的目的及其定義。

首先,我們要知道 MSL分類的目的主要在避免封裝零件(一般指 IC 零件)流經「Reflow oven(迴焊爐)」的快速升溫後不會造成零件Delamination的零件分層效應產生。







那為何封裝零件流經高溫的Reflow時會有Delamination(分層)的缺失呢?

這是因為IC封裝零件內設計有Lead-frame(導線架)從零件的內部一直延伸到外部,其結合處也通常是IC封裝上下模具的接合處,會比較容易出現封裝的縫隙(gap),如果讓這樣的零件暴露於大氣環境之下,濕氣就有可能會從這些縫隙進入到封裝零件的內部,當零件快速進入高溫環境下的時候,就會因為水氣的膨脹(熱脹冷縮)而把封裝零件撐開造成分層(de-lamination)的缺失。另外BGA零件的分層現象通常從PCB(載板)與封膠之間剝離,因為這個地方也是膠合最脆弱(weak)的地方。

既然分層是因為濕氣進入封裝零件,然後經高溫後膨脹所造成,那麼只要零件沒有濕氣入侵的風險,或是零件不需要經過高溫,那麼這些零件就不會有分層的風險,也就不需要定義其MSL,也沒有MSL管控的必要。

至於某些不需經過Reflow但須經過 Wave solder(波峰焊)的零件,需不需要定義其MSL?個人覺得應該想一下波峰焊是否有高溫?零件是否有機會被濕氣入侵?如果答案都是「Yes」,那就要定義MSL。

另外,一般未拆封的IC,存放在有溫濕度控制的庫房超過18個月後,如果要使用,根據IPC的規定,必需要再重新烘烤後才可以使用,這是因為濕氣還是會一點一滴地慢慢侵入到包裝內,既使是已經做好MSD(Moisture Sensitive Device)的包裝了也是如此,所以經過18個月後,還是要比照曝露於大氣中的條件再重新烘烤。


延伸閱讀:

封裝濕敏零件烘烤常見問題整理
IPC-JEDEC-J-STD-033 濕敏零件的烘烤條件
JEDEC J-STD-033B第四章節-乾燥(中文翻譯)
Moisture Sensitivity Levels (MSL)濕度敏感等級解說
Moisture Sensitivity Levels (MSL)濕度敏感等級解說 J-STD-020




訪客留言內容(Comments)

感謝您的分享,有個問題想討論一下
J-STD-033B.1中 table 4-1的條件可以運用在已拆封零件,但放在防潮箱中的情況
零件拆封–>放入防潮箱–>取出發料–>再放回防潮箱….這樣來回數次
是否還符合【防潮箱濕度調到5%以下,依據table 4-1管制原則,可不Care在防潮箱中儲存時間】

對不起!回答有點晚。
我認為應該是不用care零件在防潮箱中的時間。根據4.1及4.1.2的規定,零件置放於大氣環境下超過一個小時以上,必須持續計算車間時間,如果存放在30C/60%RH以下的環境,則可以不記車間時間。

零件拆封–>放入防潮箱–>取出發料–>再放回防潮箱….這樣來回數次
為了驗證上述情況的受潮程度,我拿了幾張濕度試紙,模擬上述作業(每次取出料件發料都在10min以下,剩餘再放回去),看看吸濕多久才會達到須烘烤的程度

Markbb;
我認為採用濕度試紙來作這樣的實驗不太正確,因為濕度試紙是屬於不可逆的反應,它必須持續受潮才會達到警戒程度,如果一下子潮濕,一下子乾燥是無法反應其真正的受潮程度的。再說零件受潮程度有時候很難直觀的判斷,目前的J-STD-033中所規定的方法僅是妥協中的盡可能防止,而要防止零件受潮,100C以上的烘烤而且存放於防潮箱中應該是最可靠的,因為水汽會在100C以上蒸發並逃逸。

一般未拆封的IC,存放在有溫濕度控制的庫房超過18個月,如果要使用,必需要再重新烘烤後才可以使用,這是因為濕氣還是會一點一點侵入包裝,既使已經做好MSD(Moisture Sensitive Device)的包裝了,所以經過18個月後,還是要比照曝露在大氣中重新烘烤。

請教一下,這段話中有提到
未拆封原包裝之IC放置超過18個月後要再使用還是要重新烘烤
請問所謂「超個18個月」
是含帶代理商庫存時間嗎?
又或者是等同製造D/C?

judy;
如果是從IC製造商出貨的IC,以其包裝上的封裝日期為準。
如果經過拆封重新包裝,須參考IPC-J-STD-033的要求來決定,如果已經依照要求重新以烘烤了,就以重新烘烤後的包裝時間算起。
這個跟有沒有擺在代理商倉庫沒有關係。

工作熊:
製造商一般出廠後到購買公司的手中一定是有一段很長的時間,其中也包含了有些公司是從代理商賣出的料件。如果依封裝日期到代理商倉庫再由代理商倉庫至購買公司手中已經就超過18個月…勢必一定要先烘烤預防材料吸濕才能入庫使用
所以我才會詢問到代理商這塊。
謝謝您的答覆!!

不好意思!
我可以詢問一個問題嗎?
何謂「車間壽命」?

judy;
這車間指的是工廠的整個生產線區域,也就是IC會被拆封的環境。

工作熊:
請問一下
一般在料件來時IQC看到的以製造D/C為主
封裝日期反而較少看到
所以製造D/C等同封裝D/C嗎?

judy;
一般來說製造日期就是包裝的封裝日期喔!

工作熊:
請問一下~
某些並非IC封裝零件的產品(例如JACK…等),其本身塑膠本體(材質例如:PA-6T或PA-9T…)因塑膠材質本身,含水率的問題且
必需經過Reflow oven製程,有些客戶會要求訂定MSL等級…..
(因為塑膠材質本身若含水率過高,經過Reflow oven製程時,容易造成局部膨脹或起泡的問題)
請問~像這樣的情況下,訂定MSL等級適用嗎?該如何定義?

麻煩您~謝謝!

Jeff;
建議你先參考一下這篇文章【Moisture Sensitivity Levels (MSL)濕度敏感等級解說 J-STD-020
基本上要先看你的零件需要定義為何種MSL等級,一般都是定MSL3(表示可以暴露於一定條件下的生產線168hours以內而不會有問題)。但零件是否可以達到MSL3或其他等級則必須經過實驗確認,而不是自己宣告就算,可以參考 J-STD-20 這份文件。網路上應該可以找到文本。建議自己先了解一下MSL個等級的要求,然後與你的客戶討論你的零件需要何種MSL等級。
有些請況下或許只要使用MSD的包裝就可以了(氣密袋+乾燥劑+濕度指示紙),而不需要定義MSL等級。

瞭解了~謝謝您!

請教一下,如果通過MSL 1, 是否不管拆封多久都不會有問題嗎?
還是要存放於<=30度/60RH的環境才可以.
另外您提到未拆封超過18個月,仍須烘烤,是定義在IPC的哪一份文件?
如果通過MSL 1還須follow此要求嗎?
Thank you!

請教一下您提到的根據4.1及4.1.2的規定,零件置放於大氣環境下超過一個小時以上,必須持續計算車間時間,如果存放在30C/60%RH以下的環境,則可以不記車間時間。

依據IPC/JEDEC J-STD-20 MSL Classifications 表格內提到的30C/60%RH 他的意思不是在這條件內需要在多少小時裡面生產完畢嗎?? 一般工廠溫濕度正常應該是控制在多少?我司廠區溫度定義在小於30C/85%RH 好像有點太高,是否有什麼規範在定義廠區溫度?
濕敏元件真空包裝狀態下需要擺放在甚麼儲存環境下??
麻煩請協助幫忙一下

工作熊您好 :
想請教一個問題 , 請問MSL3與MSL3a的差異何在 ?

謝謝~

John;
如果是Moisture Sensitivity Level,還沒見過MSL3a,只有MSL2a及MSL5a。


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