Nel montaggio elettronico moderno l’acronimo MSD, Moisture Sensitive Device, è fondamentale quanto SMD. Indica tutti quei componenti che, insieme ai PCB, sono igroscopici e tendono ad assorbire umidità dall’ambiente. Questa umidità diventa critica durante le fasi di saldatura, soprattutto nei processi di reflow soldering, perché la rapida evaporazione può generare forti pressioni interne e danneggiare in modo permanente schede e componenti.
Nei circuiti stampati la condensa si forma quando il PCB è più freddo dell’aria circostante. Il materiale del laminato, come la vetronite FR4 o i laminati in poliammide dei PCB flessibili, assorbe una quota di umidità che può raggiungere l’1% per l’FR4 e circa il 3% per la poliammide. Il fenomeno è particolarmente pericoloso nei PCB multilayer e in quelli a doppia faccia con fori metallizzati: durante il riscaldamento per la saldatura l’umidità intrappolata evapora bruscamente, causando delaminazioni tra i layer, formazione di bolle, microfori e crepe nelle vie passanti, con possibile distacco di piste e pad visibile in superficie.
Un comportamento simile si osserva nei componenti classificati MSD. Le resine dei package e i supporti dei BGA, in particolare nelle esecuzioni flip-chip, accumulano umidità che, espulsa velocemente durante il reflow, può originare crepe nel package, distacco del die e dei suoi collegamenti o il tipico effetto popcorn, con rigonfiamenti localizzati. Per evitare tali danni, la sensibilità all’umidità viene classificata in livelli MSL, da 1 a 6, che definiscono il tempo massimo (floor life time) in cui un componente può rimanere all’aria prima della saldatura in condizioni standard di temperatura e umidità.
La gestione di questi aspetti è oggetto di specifiche norme. Standard congiunti come IPC/JEDEC J-STD-033 regolano manipolazione, imballo, spedizione e utilizzo dei dispositivi sensibili all’umidità, imponendo confezionamento in buste asciutte, identificazione del grado MSL e uso di etichette con indicatori di umidità che cambiano colore al variare della percentuale interna. In parallelo, lo standard IPC-1602 suggerisce le best practice per il trattamento dei PCB, inclusa la prevenzione dei danni da umidità nelle fasi di saldatura e rework.
La tecnica di saldatura incide fortemente sul rischio MSD. Il reflow soldering è il processo più critico, perché richiede il riscaldamento globale del PCB e dei componenti a temperature elevate. La saldatura a onda sollecita soprattutto il lato inferiore della scheda e i fori metallizzati, mentre la saldatura manuale a stilo risulta la più “dolce” per il PCB, grazie al riscaldamento localizzato di reoforo e piazzola. L’impiego di stazioni ad aria calda o macchine di rework con lampade IR necessita di particolare controllo dei profili termici per limitare stress e rischi di delaminazione.
Per prevenire i danni, una pratica chiave è il baking: PCB e componenti vengono inseriti in camere climatiche ventilate, a temperatura tipicamente compresa tra 80 e 125 °C, in ambiente a bassa umidità. Il trattamento, della durata di alcune ore, permette di espellere gradualmente l’umidità immagazzinata. Tempi e temperature dipendono da materiale del laminato, numero di layer, tipo e spessore del package e grado MSL; per i componenti la temperatura di riferimento è spesso 125 °C. Dopo il bake, schede e dispositivi devono essere rapidamente assemblati o conservati in buste sigillate o in ambienti controllati, per evitare un nuovo assorbimento di umidità.
Infine, il corretto dimensionamento del processo di baking è essenziale: impostazioni eccessive possono peggiorare la saldabilità per ossidazione dei terminali, mentre valori insufficienti non rimuovono adeguatamente l’umidità. La gestione coordinata di classificazione MSL, profili di saldatura, confezionamento con indicatori di umidità e cicli di bake mirati consente di ridurre in modo significativo il rischio di crepe, delaminazioni e guasti latenti su PCB e componenti MSD.
