什么是SMT湿度敏感器件（MSD）？如何控制它们？（一）

2025-05-25

1. 湿度敏感器件简介

非密封射频表面贴装器件（SMD）在潮湿环境中容易吸收水分。在回流焊过程中，器件内部吸收的水分会在高温下汽化膨胀，这可能导致器件出现分层或内部结构损坏等可靠性缺陷。具有这种吸湿特性的表面贴装器件被称为湿度敏感器件（MSD）。

1）MSD的湿度敏感特性由以下因素决定：

A. 设备内部结构：确定设备的湿度敏感等级，包括：封装材料、厚度和体积。
B. 设备的外部环境：确定设备内部吸收的水分量，包括：外部环境温度、湿度以及在潮湿环境中的暴露时间。
C. 单板组装工艺：确定设备内部水分的损坏程度，包括：回流焊峰值温度等。

2）备注：

1.1塑料和其他非密封封装的SMD是湿度敏感性控制的重点。金属和陶瓷等密封封装的SMD不在本规范的涵盖范围内。
1.2本规范中定义的回流焊工艺包括：红外/IR回流焊、对流回流焊、气相回流焊、热风返修工具、浸没式波峰焊等。
1.3湿度敏感特性明确定义为高温焊接对MSD的影响。当焊接过程中封装体的表面温度低于200℃时，不在本规范的范围内。
1.4J-STD-033C 新增了 J-STD-075 工艺焊接灵敏度等级（耐高温性和清洗性能等）。但考虑到实际操作可行性，本规范并未采纳该等级要求。

2. 湿度定义 - 敏感度等级

2.1 MSL 标准定义
根据IPC/JEDEC J-STD-020标准，设备的湿度敏感等级（MSL）是根据其不同的吸湿能力定义的。详情请参见下表1：

表 1. MSL 标准定义

笔记：

2.1.1公司禁止选择 MSL = 6 对湿度敏感的设备。
2.1.2不同厂家生产的同一产品代码下的MSL值可能不一致。PDM产品的湿度敏感性取决于产品型号，而非产品代码。实际生产中，应以材料包装上的湿度敏感性等级为准。

2.2 MSL 分类测试程序
在进行测试之前，必须根据器件封装材料的特性确定最小安全等级 (MSL)。测试浸泡时间和回流焊峰值温度等条件均根据确定的 MSL 来设定。如果所有器件样品均通过测试，则该器件符合所确定的 MSL 要求；如果在测试过程中发现器件失效，则该器件不符合所确定的 MSL 要求，必须降低所确定的 MSL 等级并重复测试。详细步骤请参见下图 1：

确定MSL后，按顺序执行以下步骤：

初步电气测试
初步光学（40倍）检测
初始超声扫描
烘烤（125℃，24小时）
湿润浸渍
回流焊
最终光学（40倍）检测
最终电气测试
最终超声扫描

以上适用电缆适用于供应商 MSL 的新分类或重新认证要求（也适用于公司 MSL 验证）。

1）测试样品要求：

一个。新分类每 MSL 级别 11 件，再认证每 MSL 级别 22 件；
B.样品必须包含 2 个不连续的包装批次。

2）设备故障标准：

一个。在40倍光学显微镜下观察到外部裂纹；
B.电气性能测试失败；
C.内部裂纹穿透键合线、内部和外部焊盘区域；或者内部裂纹从外部引线指延伸到内部引线指、芯片和焊盘区域；或者内部裂纹向外延伸超过界面长度的 2/3；
D.可见的缺陷，例如包膜形状的变化、肿胀或凸起。

笔记：

2.2.1术语定义：裂纹发生在封装材料的某个特定材料内部；分层发生在封装材料不同材料的界面之间。
2.2.2器件在回流焊测试前后的分层情况并非直接判定其失效的标准。详情请参阅各器件（例如集成电路）的DPA规范。
2.2.3制造商更改MSL后，必须提供重新分类测试数据并发出PCN。对于库存物料，建议制造商直接将其退回仓库，或根据更改后的MSL重新干燥、重新包装并贴上标签。