MSD控制技术规范

1、简介：
SMD器件的出现直接带来了新的挑战，而这些挑战的重心又在于包装的品质和可靠性，周围环境中的湿气会通过包装材料渗透到包装内部，并在不同材料的表面聚结。

在组装工艺中，SMD元件贴装在PCB 上时会经历超过200℃，在焊接时，湿气的膨胀会造成一系列的品质问题。

本规范遵照IPC/JEDEC有关的潮敏标准拟制，主要体现潮湿敏感器件在公司控制处理各环节的规范性要求。

本规范由塑封器件潮湿敏感定义、潮湿敏感器件分级要求、潮湿敏感器件包装要求、潮湿敏感器件干燥要求、潮湿敏感器件使用及注意事项等内容组成。

2、目的：
为改进MSD控制水平，有效提高产品质量和可靠性，同时提高技术人员对潮敏器件的认识水平，规范
研发、市场和生产阶段对易潮敏器件的正确处理。

3、范围：
本规范规定了潮湿敏感器件等级要求、包装要求、操作及处理方法等方面的技术指标和控制措施。

本规范适用于步步高教育电子有限公司各类潮湿敏感器件（以下简称MSD）验收、储存、配送、组装等过程中的管理。

供应商和外协厂商均可以参照本规范执行。

4、职责：
4.1 供应资源开发部负责湿度敏感器件的采购。

4.2 材料技术部负责提供湿度敏感器件的规格书。

4.3 工艺工程部负责湿度敏感器件的管控方案制定和外协生产MSD使用指导。

4.4 物流管理部仓储科负责对湿度敏感器件的储存（原包装密封储存、再次真空包装储存、干燥短期储存）。

4.5 品质部负责湿度敏感器件的来料检验和现场使用监督以及使用异常的反馈。

4.6 生管部（含SMT外协厂商）负责湿度敏感器件的使用以及车间使用寿命的控制。

5、关键词：
潮湿敏感、MSD、MSL、温度、相对湿度、干燥、烘烤、MBB
6、
7、术语和定义：
➢PSMD（Plastic Surface Mount Device）：塑料封装表面安装器件。

➢MSD（Moisture Sensitive Device）：潮湿敏感器件。

指非气密性封装的表面安装器件。

➢MSL（Moisture Sensitive Level）：潮湿敏感等级。

指MSD对潮湿环境的敏感程度。

➢MBB（Moisture Barrier Bag）：防潮包装袋。

MBB要求满足相应指标的抑制潮气渗透能力。

➢仓储寿命（Shelf Life）：指干燥包装的潮湿敏感器件能够储存在没有打开的内部环境湿度符合要求的湿气屏蔽包装袋中的最短时间。

➢车间寿命（Floor Life）：指湿度敏感器件从湿度屏蔽包装袋中取出或干燥储存或干燥烘烤后到过回流焊接前的时间。

➢制造商曝露时间（MET）：制造商烘烤完成至烤箱取出，到器件到达回流焊之前可能暴露到大气环境条件的最大累积时间。

➢干燥剂：一种能够保持相对低的湿度的吸收剂。

➢湿度指示卡（HIC）：一张印有对湿度敏感的化学材料的卡片，当环境湿度发生变化时，印在卡片上的化学材料的颜色也相应的改变〔一般由蓝色（干燥时）变为粉红色（潮湿时）〕，用于对湿度
监控；
➢RH：relative humidity湿度的一种表示方式。

空气中实际所含水蒸气的密度和同温下饱和水蒸气密度的百分比值。

由于同下蒸汽密度与蒸汽分压成正比，所以相对湿度也等于实际水蒸汽分压和同
温下饱和水蒸气压力的百分比。

8、潮湿敏感定义
由于塑料封装材料的非气密性，塑封器件在潮湿环境中容易吸收水汽。

表面安装工艺（回流焊接）时，塑料封装体内吸收的水汽在高温条件下气化膨胀，引起器件封装分层或内部损坏等可靠性缺陷。

具有该类吸潮特征的器件定义为潮湿敏感器件（MSD）。

MSD潮湿敏感特性的主要影响因素包括：
a、封装因素：
封装体厚度和封装体体积；
b、环境因素：
环境温度和环境相对湿度；
c、暴露时间的长短。

备注：1、MSD包括但不限于PSMD，任何潮气可渗透材料封装的表面安装工艺器件均为MSD。

2、PSMD潮湿敏感定义MSD在表面回流焊接工艺时的高温暴露要求，采用其它非回流焊接工艺进行安装
的MSD，安装时如果器件封装体温度<200℃，可不在MSD控制范围内。

9、敏感器件分级要求
潮湿敏感等级（MSL）定义：根据JEDEC J-STD-020C 潮湿敏感器件分级标准要求，MSL定义如表1：
表1MSL的定义
备注：所有潮湿敏感器件均具有MSL。

步步高教育电子有限公司采购的湿度敏感性电子元器件的敏感等级《步步高教育电子有限公司MSD器件等级库及烘烤要求明细表》。

10、潮湿敏感器件包装要求
10.1、MSD干燥包装要求
MSD干燥包装由密封在防潮包装袋（MBB）中的干燥剂材料、湿度指示卡（HIC）和潮敏标签等组成。

不同MSL的MSD干燥包装有详细要求，具体见表2：
不要求（按220~225℃分级）
1 可选可选可选不要求
要求（不按220~225℃分级）
2 可选要求要求要求要求
2a-5a 要求要求要求要求要求
6 可选可选可选要求要求
表2 MSD包装要求
MSD干燥包装的干燥剂材料用量参考10.2要求。

典型MSD干燥包装组成原理见图1：
图1典型MSD干燥包装组成原理
10.2 MSD包装材料要求
10.2.1防潮包装袋（MBB）
应满足MIL-PRF-81705，并要求具有弹性，ESD防护，抗机械强度以及防戳穿，袋子应可以加热密
封，水蒸气透过率应小于0.002gm/in2（在40℃，按“E”ASTMF392的条件的24小时内弯曲试验）。

序号项目单位指标标准
1 金属层电阻欧﹤0.1欧ASTMD-257
2 屏蔽性分贝﹥60分贝MIL-B-81705-C
3 屏蔽电压伏特﹤10伏特EIA541
4 拉伸强度kg ﹥24磅(10kg) FTMS101
5 水蒸气透过量100sq.in/24hrs 0.0006gm/100sq.in./24hrs ASTMF-1249
6 氧气透过量100sq.in/24hrs 0.0006gm/100sq.in./24hrs ASTMF-1249
7 内层表面电阻率
(根据需要)
欧109-11欧ASTMF-257
8 外层外表面电阻率
(根据需要)
欧109-11欧ASTMF-257
9 热封温度℃170±10
10 热封时间秒0.3-0.5
11 热封压力帕40-60
12 封口强度℃﹥3kg/cm GB/96-04-10
13 外观无分层,皱纹,翘曲,破裂,粘
连,异物附着,封合边以外气
泡￠≤3mm
GB/96-04-10
10. 2.2干燥剂技术要求：
干燥剂材料要求满足MIL-D-3464 TypeⅡ标准，有维持≤5%RH的吸潮能力。

干燥剂材料具有无尘、非腐蚀性和满足规定吸潮能力要求等特点。

干燥剂材料包装在潮气可穿透干燥袋（通常为高密度聚乙烯材料）中，干燥袋定义材料的吸潮能力，与材料体积无关。

可维持≤5%RH吸潮能力要求的干燥剂材料在≤30℃/60%RH环境条件中暴露时间不超过30分钟，认为是活性干燥剂（可直接使用）。

干燥剂重新激活后的吸潮能力要求达到其原始能力的80%。

除非有重新激活措施保证，干燥剂材料不允许重复使用。

干燥剂材料吸潮能
力重激活条
件
单位用量
（Unit）
干燥剂能否重复
使用
活性粘土（Activate Clay）好118℃33g 可以
硅胶（Silica Gel）好118℃28g 可以
分子筛（Molecular Sieve）极好＞500℃32g 不可以
表3 常用干燥剂材料
10.2.3湿度指示卡（HIC）
要求满足MIL-I-8835标准，且最少包含5%RH、10%RH、60%RH 3个色彩指示点。

HIC通常由包含氯化钴（Cobalt Chloride）溶剂的吸水纸组成，其外形要求如图2所示。

(
图2 湿度指示卡（HIC）要求
◆干燥密封MBB包装中如果HIC 5%RH色彩指示点变为粉红色，而10%不为蓝色，则2A-5A级的MSD需进
行烘烤处理后重新密封包装；
◆干燥密封MBB包装中如果HIC 60%RH色彩指示点不为蓝色，所有MSD（2级及2级以上）需进行烘烤处
理后重新密封包装；
备注：根据公司实际来料情况，如果来料指示卡为包含5%、10%、15%3个色彩指示点的HIC，则说明厂家使用的是JSTD033A的标准，可以让步使用，但是需要向厂家要求其承诺按照JSTD033B要求的改进计划。

下表列出了常见的不同湿度对应于不同颜色。

2%RH 5%RH
10%RH 55%RH 60%RH 65%RH
5% 蓝色（干）淡紫色粉红色（湿）粉红色（湿）粉红色（湿）粉红色（湿）10% 蓝色（干）蓝色（干）淡紫色粉红色（湿）粉红色（湿）粉红色（湿）60% 蓝色（干）蓝色（干）蓝色（干）蓝色（干）淡紫色粉红色（湿）
表4：不同湿度的颜色对照表
10.2.4潮湿敏感标签
潮敏识别标签（MSIL）和警告标签要求符合JEDEC JEP113标准。

MSIL（Moisture-sensitive Identify Label），潮敏识别标签，其要求见图3：
图3 潮敏识别标签
Moisture-sensitive Caution Label，潮敏警告标签，其要求见图。

潮敏警告标签必须包含器件MSL、最高回流焊接温度、存储条件和时间、包装拆封后最长存放时间、受潮后的烘烤条件以及包装的密封日期等相关信息。

湿敏元件标志
湿敏元件的等级保存期限
11、 特殊MSD 的标签要求
a 、6级MSD 标签要求：
非MBB 包装的6级MSD 必须包含潮敏识别标签和潮敏警告标签，且必须粘贴在运输容器上。

b 、1级MSD 标签要求：
1级MSD 分级时如果最高回流焊接温度超过220～225℃，MSD 包装必须包含潮敏警告标签且注明最高回流焊接温度；如果包装上的条码已经包含最高回流焊接温度等潮敏相关信息，也可不使用潮敏警告标签；
1级MSD 分级时如果最高回流焊接温度为220～225℃，包装中可不使用潮敏警告标签。

12、MSD管控流程
13、潮湿敏感器件操作要求
13．1、MSD包装储存环境条件/存储时间要求
密封MSD包装存储环境条件要求：≤40℃/90%RH。

密封MSD包装储存期限要求：≤2年（从MSD密封日期开始计算）。

超存储期MSD在使用前必须进行干燥处理和器件引脚可焊性检测。

13．2 MSD车间寿命降额要求
MSD包装拆封后的一般要求在≤30℃/60%RH环境条件下存放，但公司存储条件可能不满足上述要求。

因此，根据公司生产环境的实际情况，参考J-STD-033B标准，定义MSD车间寿命的降额要求，具体见表5：
表5 推荐的MSD车间寿命要求（单位：天）
13．3 MSD干燥技术要求
13.3.1长期暴露MSD的干燥要求
MSD如果暴露时间较长（不满足7.3.2节条件），可参考MSD烘烤条件（表7）进行重新干燥处理。

重新干燥后MSD密封在有活性干燥剂包装的MBB中可恢复仓储寿命（Shelf Life）。

13.3.2短期暴露MSD的干燥要求
MSD潮湿环境中暴露时，参考表6的要求可重新进行干燥处理。

表6 MSD干燥技术要求
备注：车间寿命“恢复”定义了MSD的最大暴露时间，车间寿命“暂停”定义了MSD的剩余暴露时间。

MSD在≤30℃/60%RH环境中暴露时间较短（见表6），可使用干燥箱（维持≤5%RH）存放的方法进行干燥处理，具体要求如下：
a、2、2a、3、4 级MSD如果暴露时间不超过12小时，5倍已暴露时间的干燥箱存放可重新恢复车间寿命。

b、5、5a 级MSD如果暴露时间不超过8小时，10倍已暴露时间的干燥箱存放可重新恢复车间寿命。

c、2、2a、3 级MSD如果累积暴露时间不超过车间寿命，干燥箱存放可停止已暴露时间的累计，进行a 定义的时间干燥处理可重新恢复车间寿命。

13.4 MSD烘烤技术要求
2 级以上MSD，若超过包装拆封后存放条件及车间寿命要求，或密封包装下存放时间过长（见
警告标签上密封日期及存放条件，如果湿度指示卡指示袋内湿度已达到或超过需要烘烤的湿度界限）或存放、运输器件造成密封袋破损、漏气使器件受潮，要求回流焊前必须进行烘烤。

对于受潮MSD，一般可按照厂家原包装袋上警告标签中的烘烤条件进行烘烤。

对于厂家没有相应要求的，推荐采用高温烘烤（125℃）的方法。

如果MSD载体（如卷盘、托碟）不能承受125℃高温，建议使用高温载体进行替换。

MSD载体替换过程中注意防止器件ESD损伤。

一般MSD烘烤处理不建议使用低温烘烤条件。

烘烤条件的具体要求如下：
对于不同等级以及暴露于湿度小于60%的环境中的湿度敏感性器件，可按一个可接受的干燥方式干燥来置零落地寿命时钟。

如果被烘干并密封于带干燥剂的湿气屏蔽包装袋内，仓储寿命可被置零。

1 、用于烘烤的烘箱要求通风以及能够在湿度小于5%的条件维持要求的温度。

2 、如果制造厂家没有特别声明，在高温载体内运输的表贴元件可在125℃条件下烘烤。

3 、在低温载体内运输的表贴元件不可以在温度高于40℃条件下烘烤，如果较高温度的烘烤被要求，则应将低温载体撤去换上耐高温的载体。

4 、纸或塑料载体（比如纸盒，气泡袋，塑料包裹等）在烘烤之前应先将其撤离，橡胶带或塑料托盘在125℃烘烤时也应撤离。

注：1）用手搬运可能造成机械或ESD损坏，因此，烘烤后以及干燥的环境用手工搬动器件时要特别注意ESD
防护。

2）如果表贴器件被放在一个没有烘干载体的干燥袋中，请参考10.1。

3）若载体材料需要再利用，在再利用前需咨询该材料的确切规格。

4）当表贴器件达到规定温度时烘烤时间开始。

5 、可焊性限制
烘烤的过程中可能导致氧化或端面金属化合物，这样就有可能引起在器件装配时可焊性变差，考虑到可焊性，烘烤的时间以及温度必须要限定，除非制造厂家指示，在高于90℃不高于125℃的条件下烘烤时间不应超过96小时，如果温度不高于90℃，烘烤时间没有限制，如果要采用高于125℃烘烤，必须咨询厂家。

表7 已装配的或未装配的表贴封装器件的干燥参考条件
表8 暴露在湿度大于60%条件下在干燥包装前进行烘烤的默认烘烤时间13.5在用户现场能够暂停或置零落地寿命时钟条件
在用户现场能够暂停或置零落地寿命时钟条件见下表9。

表9：暂停或置零落地寿命时钟
14、潮湿敏感器件使用及注意事项
14.1 MSD器件的技术认证要求
1、新器件认证必须确定其潮湿敏感等级，确定其封装厚度信息，5A、6级级器件禁止选用。

2、器件进入公司时需保证生产日期不超过1年，需要写入供货质量保证协议中。

3 、无铅器件的MSL需要在认证时确认。

4、要求采购的器件原厂包装。

5 、和供应商签订的协议中包含MSD工艺技术要求。

14.2 无铅焊接要求
采用无铅焊接温度（260 ℃）后器件的潮湿敏感等级会有改变，需要重新确定潮湿敏感等级。

器件潮湿敏感等级库要对应调整。

14.3 MSD来料检验要求
IQC在来料检验时要确认MSD器件是否真空包装，是否有潮湿敏感指示标签，如不是则需要判不合格进行退货。

14.4 MSD拆封要求
对于MSL为2级以上（包括2级）的MSD，拆封时首先查看真空包装内湿度指示卡（HIC）显示的受潮程度：如果湿度指示卡指示袋内湿度已达到或超过需要烘烤的湿度界限，则需烘烤后再上SMT生产，否则可直接生产。

还需检查MBB袋中是否有干燥剂，如没有，判定为不合格来料。

14.5 MSD发料要求
对于需要拆包分料的潮湿敏感器件，2～4 级MSD要求在1小时内完成并重新干燥保存，5～5a 级MSD要求在30分钟内完成并干燥保存（密封真空包装或置于的干燥箱中）；对于当天还需要再进行分料2级以下（包括2级）MSD，可不做密封要求；但每天最后未发完的2级以上（包括2级）MSD 都必须重新真空密封包装或放入干燥箱中保存。

仓库发到车间的2级以上（包括2级）的潮湿敏感器件，分料后一律采用真空密封包装的方法发往车间,必须内含HIC卡。

14.6 剩余MSD处理要求
为了减少潮敏器件的烘烤周期，包装开封后未用完且未超过车间寿命的潮湿敏感器件，应立即放入运行中干燥箱中（≤5%RH）或使用活性干燥剂及MBB密封保存，保存时间可参考表6.3的干燥要求。

14.7 MSD烘烤要求
对于超过车间寿命要求的MSD，SMT生产前必须先进行烘烤；高温（125℃）条件下的烘烤需要注意：确认某些载体（托盘式、管式、卷式）是否具有“耐高温”的能力（某些供应商会在内包装上标明“HEATPROOF”字样），否则需替换高温载体或采用低温（40℃）条件烘烤。

此外，在高温或低温烘烤条件下，烘烤期间不得随意开关烘箱门，以保持烘箱内干燥环境。

14.8 MSD贴片要求
双面回流焊接工艺单板，设计时应充分考虑MSD贴片在第二次回流焊接表面的原则，保证单板上所有MSD的暴露时间在第二次回流焊接前不超过其规定车间寿命要求。

此外，贴片后MSD如采用波峰焊接，波峰焊接前也必须保证MSD不超过其规定车间寿命要求。

14.9 MSD回流焊接要求
MSD在进行回流焊接时，第一要严格控制温度的变化速率：升温速率要求＜2.5℃/秒；第二要严格控制峰值焊接温度和高温持续时间（根据厂家要求），每一种器件都要满足各自的规格要求。

MSD最大回流焊接次数要求为3次。

14.10 MSD返修要求
a、对于需要再利用的MSD：
如果采用局部加热返修方式，当返修MSD封装体温度＜200 ℃，可直接拆卸器件。

当返修MSD 封装体温度≥200 ℃时，拆卸前需对单板进行烘烤。

单板烘烤条件的选择要求考虑板上所有元器件温度敏感特性。

没有经过烘板拆卸的器件一律不允许重复使用。

b、对于不需要再利用的MSD：
直接进行器件的拆卸。

以上返修过程须注意尽量减小加热对周边元器件的影响。

附件：
a)湿敏元件控制标签
b)烘烤标签
c)湿敏元件烘烤记录表
备注: 1. 湿敏元件等级包括 1、2、2a、3、4、5、5a、6 共8个级别 2．烘烤温度分为 125℃、40℃/≤5%RH三个烘烤条件
d)湿敏元件清单。