Moisture Sensitive Level

Der Moisture Sensitivity Level (MSL, dt. »Feuchtigkeitsempfindlichkeitsschwellwert«) bezieht sich auf die Feuchteempfindlichkeit von Halbleiterbauelementen bei der Verpackung, Lagerung und Montage.

Hintergrund

Kunststoffumspritzte SMD-Bauelemente sind nicht hermetisch abgeschlossen, so dass Feuchtigkeit aus dem Raumklima in den Kunststoff eindiffundieren kann. Werden solche feuchtigkeitsbeladenen Bauteile nun mittels Reflow-Löten auf Leiterplatten aufgelötet, kann es zum sogenannten „Popcorn-Effekt“ kommen. Dabei verdampft die eingeschlossene Feuchtigkeit schlagartig beim Erhitzen (Löttemperaturen bis über 200 °C). Da die verdampfte Flüssigkeit mehr Raum beansprucht, kann dies zum Platzen der Bauteile führen. Der Hersteller der SMD-Bauelemente gibt nun mittels des MSL an, bei welchen Bedingungen die Bauteile zu lagern sind und wie sie danach verarbeitet werden müssen.

Standardisierung

Einteilung gemäß der aktuellen Fassung des J-STD-020D-Standards

Schwellwert	„Floor Life“
	Zeit	Bedingung
1	unbegrenzt	30 °C / 85 % RH
2	1 Jahr	30 °C / 60 % RH
2a	4 Wochen	30 °C / 60 % RH
3	168 Stunden	30 °C / 60 % RH
4	72 Stunden	30 °C / 60 % RH
5	48 Stunden	30 °C / 60 % RH
5a	24 Stunden	30 °C / 60 % RH
6	„time on label“ (TOL)	30 °C / 60 % RH

Der MSL kann nach verschiedenen Verfahrensweisen festgelegt werden. Am häufigsten wird der Standard J-STD-020 (engl. Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices) der amerikanischen Organisation JEDEC verwendet.

Bei der Festlegung des MSL werden Bauteile zunächst vollständig getrocknet. Danach werden sie definiert mit Feuchtigkeit beladen und anschließend einem oder mehreren Reflow-Lötvorgängen unterzogen. Durch elektrische Messung oder anderen Untersuchungsmethoden (z. B. Ultraschall) wird daraufhin geprüft, ob die Bauteile den Lötvorgang ohne Beschädigung überstanden haben.

Innerhalb der genannten Zeiträume ist das Bauteil dann verarbeitbar, ohne dass es beim Lötvorgang beschädigt wird.

Handhabungsrichtlinien

a. Der Lieferant liefert zum Beispiel einen Mikrocontroller verschweißt und verpackt an. Dieser wird auf Dichtheit geprüft und der LEVEL Hinweis wird kontrolliert. Beim LEVEL Hinweisaufkleber ist vermerkt, mit welchem Level der Artikel nach Öffnung des Dry Packs zu behandeln ist und wann das Verkaufsdatum war.

b. Wird ein Artikel zum Beispiel mit 504 Stück geliefert, die Produktion braucht aber nur 252 Stück, so ist die Zeit nach Öffnung der Verpackung genau zu dokumentieren (z. B.: Entnahme am 13. Mai 2009 10:15 h). Wie oben genannt ist z. B. LEVEL 3 innerhalb 168  Stunden nach Öffnung zu verbrauchen. Dazu wird das Entnahmedatum/Entnahmeuhrzeit auf dem Artikel niedergeschrieben oder vermerkt.

c. Es besteht auch die Möglichkeit, den Artikel nach der stückgenauen Auslagerung wieder in eine Verpackung zu vakuumieren. Denn sobald der Artikel wieder luftdicht verpackt ist, bleibt die LEVEL Zeit wieder stehen. Die Restzeit läuft nur bei geöffneten Verpackungen (Ausgelagerte Materialien, bei der Produktion an der Maschine, bei der Rücklagerung, ect.) ab.

d. Bei einer Rücklagerung von Überhangmaterial kann der Artikel wieder vakuumiert werden, jedoch ist die Zeit nicht mehr gleich dem Lieferzustand, sondern nur mit der Restzeit am Lager (z. B. 72 Stunden). Das heißt auf der Dry Pack Verpackung ist die tatsächliche Restzeit noch zu notieren.

e. Einzige Möglichkeit die Zeit wieder zu verlängern ist durch Backen des Produktes laut Angaben der Lieferantenverpackung (z. B. 192 Stunden bei 40 °C oder 24 Stunden bei 125 °C). Wird der Artikel nach dem Backen gleich vakuumiert, so ist dann wieder das Ausgangslevel (im Beispiel: Level 3) erreicht und die 168 Stunden sind wieder Richtlinie für die nächste Öffnung der Verpackung.

Weblinks

• IPC/JEDEC J-STD-020D-01 jedec.org, März 2008 (PDF-Datei; 176 kB)