La gestion des MSL (Moisture Sensitivity Level) en électronique

De quoi parle-t-on ?

Les matériaux utilisés dans la fabrication de certains composants électroniques paraissent étanche, alors qu’en réalité, ils peuvent être poreux et se charger en humidité.

Lorsque les composants sont soumis à une élévation de température rapide, l’humidité contenue n’a pas le temps de sortir. Cette humidité va alors se dilater et faire augmenter la pression interne, en particulier lors des processus de refusion, où les composants sont exposés à une température supérieur à 220°c pendant plus d’une minute.  L’eau se transforme alors en  vapeur et son volume augmente d’environ 25%.

Si le composant reste chargé en humidité, il risque de perdre en fiabilité et dans certains cas, se détruire.

La problématique MSL concerne principalement les composants brasés en refusion.

Les composants sont conditionnés dans des sachets sur lesquelles une étiquette est collée.

Cette étiquette donne différentes indications sur le composant :

  1. Sensibilité ou non à l’humidité
  2. Niveau de MSL
  3. Informations relatives au process
  4. Informations relatives au floor life restant au moment de la mise en sachet
  5. Date de mise en sachet du composant (durée d’efficacité du sachet limitée)

Documents de référence

Les deux principales normes sont
la J-STD-020 et la J-STD-033.

Ces normes permettent de déterminer, en fonction du niveau MSL de chaque composant, la façon dont il va pouvoir être manipulé et brasé.

Les points clés

Le floor life : C’est le temps d’exposition maximum autorisé à l’air ambiant (humidité relative ambiante) avant de le passer en refusion

Le niveau MSL : il y a 8 niveaux de MSL, catégorisés de 1 à 6

Source : J-STD-033

Comment se protéger ?

Il faut s’assurer que le composant soit stocké dans un environnement avec un taux d’humidité relative <10%.

Pour cela il est conseillé de mettre en place une logistique et un stockage des composants adapté, pour garantir un seuil d’humidité maximum.

1ere solution : L’étuvage.

Le composant est étuvé selon les modalités de la J-STD-033

Source : J-STD-033

2ème solution : Le dry bag.

Le composant est conservé en sachet étanche (dry bag)

3ème solution : L’armoire sèche

Le composant est stocké à l’abri de l’humidité en enceinte sèche ou atmosphère gaz neutre.

Gérer le floor life en production

Le floor life est variable d’un composant à l’autre. Les composants devront impérativement être stockés à l’abri de l’humidité, y compris en cours de production (nuit, week-end, arrêt prolongé de production, etc.)

Comment savoir si mon composant est "sec" ?

Dans le cas d’un stockage en enceinte sèche, le décompte du floor life est arrêté. Il est alors important de connaitre le floor life restant lors de la prochaine utilisation du composant.

Si le composant est en dry bag, nous devrons impérativement trouver un sachet dessiccant qui aura absorbé le peu d’humidité résiduelle, ainsi qu’un indicateur d’humidité qui indique l’état d’humidité dans le sachet au moment de l’ouverture.

Cas particulier des PCB

Les PCB sont composés de matériaux  particulièrement hygrophiles ; la reprise d’humidité est estimée entre 24h et 72h selon les cas. Il est impératif de prendre cela en considération.

A savoir : Les PCB en polyimide sont particulièrement sensibles.

Cas particulier des PCBA

Lorsque que le PCB est assemblé, l’ensemble prend le niveau MSL le plus petit de tous ses composants, PCB compris.

Il faut être particulièrement vigilant pour :

  • Les cartes en double refusion
  • Les cartes en réparation

Les solutions Cepelec

Cepelec dispose dans son offre l’ensemble des solutions permettant une bonne gestion des MSL.

  • Les étuves
  • Les enceintes sèches
  • Les sachets dry bag, sachets dessiccants, indicateurs d’humidité
  • Les thermosoudeuses sous-vide
  • Moyens de mesure