MSL (Moisture Sensitivity Level) je klasifikace citlivosti součástek na vlhkost na stupnici 1 až 6, která udává, kolik vlhkosti dokáže pouzdro SMD součástky pohltit z okolního vzduchu, než hrozí interní poškození během následného pájení přetavením – čím vyšší úroveň MSL, tím kratší je “floor life” (doba na volném vzduchu) mimo ochranný obal, a tím důležitější je správné sušení a skladování v sušicí skříni.
Co znamená MSL a proč klasifikace existuje
Mnoho SMD součástek, zejména BGA, QFN a další pouzdra z plastu, jsou dostatečně porézní na to, aby do nich postupem času pronikala vlhkost ze vzduchu. Když se taková součástka později dostane do vysokých teplot během pájení přetavením, pohlcená vlhkost se prakticky okamžitě odpaří. Pokud je množství nahromaděné vlhkosti příliš vysoké, pára se nestihne uvolnit dostatečně rychle a vnitřní tlak může prasknout pouzdro nebo uvolnit bondovací spoje uvnitř součástky. Normy J-STD-020 a J-STD-033 vydávané IPC/JEDEC přesně definují, kolik vlhkosti smí součástka pohltit a jak dlouhou dobu (floor life) smí zůstat mimo ochranný obal v běžném výrobním prostředí, než se riziko stane reálným.
Úrovně MSL 1–6: floor life a požadavky
Každou dávku součástek označí výrobce úrovní MSL na základě testování podle J-STD-020. Úroveň přímo udává, jak dlouho lze součástku skladovat při standardním klimatu výrobní haly (typicky ≤30 °C / ≤60 % RH), než musí být zapájena nebo znovu vysušena.
| Úroveň MSL | Floor life (doba na volném vzduchu) | Typické riziko |
|---|---|---|
| MSL 1 | Neomezená doba při ≤30 °C / 85 % RH | Velmi nízké – žádná zvláštní manipulace není nutná |
| MSL 2 | 1 rok při ≤30 °C / 60 % RH | Nízké |
| MSL 2a | 4 týdny při ≤30 °C / 60 % RH | Nízké až střední |
| MSL 3 | 168 hodin (1 týden) při ≤30 °C / 60 % RH | Střední |
| MSL 4 | 72 hodin při ≤30 °C / 60 % RH | Střední až vysoké |
| MSL 5 | 48 hodin při ≤30 °C / 60 % RH | Vysoké |
| MSL 5a | 24 hodin při ≤30 °C / 60 % RH | Vysoké |
| MSL 6 | Time on Label (TOL) – nutné zapájet do stanovené doby, sušení povinné před každým dalším použitím | Velmi vysoké |
Od úrovně MSL 3 výše se součástky v praxi považují za součástky citlivé na vlhkost (MSD) a vyžadují zdokumentované sledování floor life od okamžiku, kdy se poruší utěsnění s vysoušedlem a vlhkostním indikátorem.
Popcorn efekt: co se stane při překročení limitu
Pokud dojde k překročení floor life, nebo pokud součástka pohltila vlhkost během přepravy či dlouhého skladování bez ochrany proti vlhkosti, může při reflow dojít k takzvanému popcorn efektu: nahromaděná vlhkost se uvnitř pouzdra prudce odpaří, což může způsobit viditelné delaminace, praskliny v pouzdru nebo neviditelné vnitřní přetržení bondovacích spojů. Poškození často není patrné při vizuální kontrole a projeví se až jako předčasná porucha funkčnosti, případně se odhalí až při rentgenové inspekci – což je výrazně nákladnější než poškození předem předejít.
Sušení (baking): jak resetovat úroveň vlhkosti
Pokud součástka překročila svou floor life, lze ji v mnoha případech zachránit sušením (“baking”) – řízeným zahříváním v sušicí peci nebo sušicí skříni, typicky při 40–125 °C po dobu od několika hodin až po několik dní, v závislosti na typu pouzdra a původní úrovni MSL podle J-STD-033. Sušení vytlačí nahromaděnou vlhkost z plastového pouzdra ven, po čemž lze součástku znovu použít jako novou, pokud je následně zpracována v rámci nové floor life, nebo je okamžitě znovu vakuově zabalena s čerstvým vysoušedlem. Sušení je ovšem nouzové řešení – stojí čas, energii a výrobní kapacitu, a opakované sušení může součástku samo o sobě tepelně zatěžovat.
Praktické řešení: MSD management a sušicí skříň
Nejúčinnější strategií je zajistit, aby součástky citlivé na vlhkost nikdy nepřekročily svou floor life. To vyžaduje systematický MSD management (řízení součástek citlivých na vlhkost): evidenci okamžiku otevření každého kotouče nebo zásobníku, automatický výpočet zbývající floor life a skladování v sušicí skříni s nízkou a stabilní vlhkostí, kdykoliv součástka není aktivně ve výrobě. Kvalitní sušicí skříň udrží typicky pod 5–10 % RH a zabrání tomu, aby se “hodiny” floor life zbytečně posouvaly mezi jednotlivými výrobními zakázkami.
Neotel SMD BOX MSD sušicí skříň je postavena přesně pro tento účel: udržuje součástky za kontrolované nízké vlhkosti, automaticky loguje čas otevření a zbývající floor life pro každý kotouč a výrazně tak snižuje potřebu nákladného opětovného sušení oproti ruční evidenci v tabulkách. V kombinaci se správnou manipulací u osazovacího automatu a při pájení přetavením vzniká souvislý řetězec, ve kterém součástky citlivé na vlhkost nikdy nezůstávají nechráněné mimo obal ve výrobní hale. Celý sortiment sušicích skříní najdete v řadě SMD BOX.
Chcete snížit počet vad souvisejících s popcorn efektem a získat automatickou kontrolu MSL a floor life na vaší lince? Podívejte se na celou nabídku inteligentního skladovacího a manipulačního vybavení Neotel na stránce produkty, nebo si vyžádejte nabídku řešení na míru pro vaši výrobu.
