江苏润石：芯片小知识—MSL（湿敏等级）
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
● MSL 5a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。
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。
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