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芯片湿敏等级概述

江苏润石 来源:江苏润石 2025-01-14 15:07 次阅读

湿敏等级(MSL)概述

MSL是Mositure Sensitivity Level的简称,即湿敏等级,也叫潮敏等级,表征芯片抗潮湿环境的能力,这是一个极为重要然而却极容易被电子工程师忽视的参数

通常芯片裸露在开放的环境下会吸收潮气,潮气可能顺着管脚侵入到芯片塑封体内,在过SMT回流焊时,潮气由于瞬间的高温而膨胀,会有概率发生所谓“爆米花” (POPCORN)的现象。

湿敏等级分类

根据JEDEC J-STD-020D标准,MSL的分类有8级,具体如下:

●MSL1 级- 小于或等于30°C/85% RH 无限车间寿命

●MSL2 级- 小于或等于30°C/60% RH 一年车间寿命

●MSL2a级- 小于或等于30°C/60% RH 四周车间寿命

●MSL3 级- 小于或等于30°C/60% RH 168小时车间寿命

●MSL4 级- 小于或等于30°C/60% RH 72小时车间寿命

●MSL5 级- 小于或等于30°C/60% RH 48小时车间寿命

●MSL5a级- 小于或等于30°C/60% RH 24小时车间寿命

●MSL6 级- 小于或等于30°C/60% RH 即时车间寿命

(对于6级, 元件使用之前必 须经过烘烤,并且必须在潮湿敏感注意标贴上所规定的时间限定内过回流焊)

这里特别需要注意,如果环境温度或空气湿度大于对应等级的限定测试条件,芯片可以裸露在开放环境的时间将短于标准中给出的时间。

湿敏等级的影响与防护措施

一旦潮气进入到芯片内部,SMT时就会有概率产生足够的蒸汽压力损伤或毁坏元件。常见的损伤情况包括塑胶体从芯片或引脚框上的内部分离(脱层)、绑定线焊接损伤、芯片损伤或芯片内部出现裂纹(在芯片表面无法观察出来)等。最严重的情况就是芯片鼓胀和爆裂(即“爆米花”效应)。

另外,潮气侵入芯片内部后,还可能会带来电化学腐蚀,水汽在通电情况下可能会被电离生成氢氧根,氢氧根与键合PAD甚至芯片内部的金属层发生化学反应,从而导致出现水合氧化物,而氧化物又会吸收一部分水汽,在封装树脂与金属界面中出现较为脆弱的部分,导致粘结失效。如果潮气中存在着钾、纳、氯等离子的话,就会大大增加芯片、引线框架以及PAD发生腐蚀的概率,从而导致出现分层或者剥离的现象。当发生分层后,潮气侵入的难度就大大降低,芯片的可靠性也会大大降低。

在兼顾成本并结合实际生产流程管控的考虑下,大部分芯片会选择MSL3的封装湿敏等级,并采用真空密封袋包装,同时会放入干燥剂和湿敏卡。芯片拆包后要尽快完成贴片和测试,然后涂上三防漆等涂料做湿敏防护。一旦发现真空袋漏气、湿敏卡变色或者拆包后放置时间过长,使用前务必要按照标准流程做烘烤动作,以保证芯片使用的安全。

润石科技车规产品

润石科技的车规产品全部采用MSL1等级,部分工业级产品也采用了MSL1等级,以更好应对不同产品系统的苛刻操作环境或者生产环境。

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成本与品质犹如鱼与熊掌不可兼得。湿敏等级越高,封装材料和工艺成本就越高,芯片价格也就越贵。电子工程师在选型时需要根据SMT生产管控能力、成品的工作环境和市场定位来选择能接受的成本、也就是芯片的质量等级。

关于润石科技

江苏润石科技有限公司是一家专注于高性能、高品质模拟/混合信号集成电路研发和销售的高科技半 导体设计公司。

公司主要产品线分为两类:信号链和电源管理,产品广泛用于汽车电子新能源工业控制、消费类电子、医疗设备、安防监控、仪 器仪表、智能家居以及信创等应用领域。

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原文标题:芯片小知识—MSL(湿敏等级)

文章出处:【微信号:run-ic,微信公众号:江苏润石】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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