一、應用場景

    MSL：MSL是Moisture Sensitivity Level的縮寫，是濕氣敏感性等級的意思。 MSL的提出就是為了給濕度敏感性SMD元件的封裝提供一種分類標準，從而使不同類型的元件能夠得到正確的封裝、儲藏和處理，避免在裝配或修理過程中出現事故。

    通常封裝完的IC，膠體或Substrate PCB 在一般的環境下 會吸收濕氣，造成IC在過 SMT回流焊時，發生“爆米花”(POPCORN)的狀況。濕氣敏感性等級(Moisture Sensitivity Level，MSL) 被用來定義 IC 在吸濕及保存期限的等級，若IC超過保存期限，則無法保證不會因吸收太多濕氣而在SMT回 流焊時發生 POPCORN現象。因此對于超過保存期限的 IC 要進行烘烤。

  MSL行業內測定的流程是：

   (1) 良品IC 進行 SAT，確認沒有脫層的現象。

   (2) 將 IC 烘烤，以完全排除濕氣。

   (3) 依 MSL 等級加濕。

   (4) 過 IR-Reflow 3次 (模擬 IC 上件，維修拆件，維修再上件)。

   (5) SAT 檢驗是否有脫層現象及 IC 測試功能。

 若能通過上述測試, 代表 IC 封裝符合 MSL 等級。

更詳細的內容可參考J-STD-020C標準

   濕氣不僅嚴重加速了電子元器件的損壞，而且對元件在焊接過程中的影響也是非常巨大，這是因為產品生產線上的元件焊接都是在高溫下進行波峰焊或回流焊并由焊接設備自動完成的。當將元器件固定到PCB板上時，回流焊快速加熱將在元器件內 部形成壓力，由于不同封裝結構材料的熱膨脹系數(CTE)速率不同，因此可能產生元器件封裝所不能承受的壓力。當將元器件暴露在回流焊接期間，由于溫度環境不斷升高， SMD元 件內部的潮氣會產生足夠的蒸汽壓力損傷或毀壞元件。常見的情況包括塑料從芯片或引腳框上的內部分離(脫層)、金線焊接損傷、芯片損傷、和元器件內部出現裂紋(在元件表面無法觀察出來)等。在一些極端的情況中，裂紋會延伸到元 件的表面，最嚴重的情況就是元件鼓脹和爆裂(叫做“爆米花”效應)。盡管進行回流焊操作時，在180℃~200℃時少量的濕氣是可以接受的，但在230℃~260℃的范圍中的無鉛工藝里，任何濕度的存在都能夠形成足夠導致破壞封裝的小爆炸 (爆米花狀) 或材料分層。因此必須進行明智的封裝材料選擇、慎重控制組裝環境及在運輸中采用密封包裝及放置干燥劑等措施。實際上國外經常使用裝備有射頻標簽的濕度跟蹤系統、局部控制單元和專用軟件來顯示封裝、測試流水線、運輸/操作及組裝操作中的濕度并進行實時控制。

       一般需求客戶：一般IC、芯片、電解電容、貼片式LED等非氣密性SMD器件封裝廠家。

二、金鑒服務

1. 金鑒實驗室對于“元器件濕敏等級實驗”具有以下幾大優勢：

1.1  設備齊全，實力可靠：由于濕敏等級試驗需要進行超聲波掃描、LED光電性能檢測、恒溫恒濕試驗和回流焊試驗，金鑒LED品質實驗室不僅擁有相關的高端設備，還有一流的工程師團隊以及豐富的測試經驗可以為客戶提供專業的綜合分析。

1.2  結果公正、數據可查：金鑒LED品質實驗室通過了CMA等資質認定，檢測結果和數據絕對公正可信，并可以在金鑒實驗室官方網站syshcw.cn中的【報告真偽】系統查詢。

2. 試驗背景

2.1  當封裝暴露在回流焊的高溫時，非密封性封裝內的蒸汽壓力會大幅增加。在特定狀況下，該壓力會造成元器件內部爆裂、Bond損壞、接線折斷、Bond抬高、內模抬高、薄膜裂開等。最嚴重的狀況會造成封裝發生外部裂縫，一般稱為“爆米花”現象。

三、案例分享

本試驗可確定樣品的MSL濕氣敏感等級，以便對其進行正確的封裝、儲存和預處理。

四、試驗方法

4.1 取樣

4.1.1  針對每個等級，測試樣品數量至少為22pcs，如果需要在n個等級上同時測試，樣品數量為n*22pcs；1.2需要包括至少2個不同時間段批次的燈珠。

4.2 記錄試驗前數據

4.2.1  測試每個樣品的光電參數，包括正向電壓、光通量（光強）、反向漏電流、色坐標、主波長，如有異常數據，需重新取樣；

4.2.2  觀察每個樣品的外觀，記錄圖片，如有異常外觀，需重新取樣；

4.2.3  聲掃測試，如燈珠內部有分層現象，需重新取樣。

4.3 恒溫恒濕試驗和回流焊試驗

4.3.1  前處理：125~130℃烘烤至少24h；

4.3.2  濕氣滲浸（恒溫恒濕存儲），根據不同等級表1選擇溫濕度和時間；

4.3.3  回流焊：從恒溫恒濕箱取出樣品后，在不短于15min、不長于4h小時內，使用臺式回流焊機對樣品進行回流焊三個周期，回流焊之間的間隔時間最短5分鐘，最長60分鐘。

注：需要與客戶確認樣品適合無鉛焊接還是有鉛焊接。針對LED燈珠建議選擇無鉛焊接（260℃）。

4.4  記錄試驗后數據

4.4.1  測試每個樣品的光電參數，包括正向電壓、光通量（光強）、反向漏電流、色坐標、主波長；

4.4.2  觀察每個樣品的外觀，記錄圖片；

4.4.3  聲掃測試。

4.5  不良標準判定

4.5.1  測試樣品中出現下面任何一項，均視為無法通過該等級測試，需要降低一個等級后重新測試：

4.5.2  光學顯微鏡下，觀察到有裂縫或分層；

4.5.3  光電參數變化超過AECQ102或IEC60810或客戶指定；

4.5.4  聲掃測試有分層。

4.6 AECQ102&IEC60810測試標準

五、測試標準

1.  IPC/JEDEC?J-STD-020D.1?非密封型固態表面貼裝組件的濕度/回流焊敏感性分類

2.  IPC/JEDECJ-STD-035 聲學顯微鏡用于非氣密封裝電子元件

3.  SJ/T 11394-2009半導體發光二極管測試方法

  附：表1 濕氣敏感等級