Dlaczego układy scalone należy upiec (w piekarniku) przed użyciem na płycie prototypowej?

Dlaczego układy scalone, w większości QFN, muszą być umieszczane w piekarniku na około godzinę, zanim zostaną zastosowane na płytce prototypowej? Czy ma to w jakiś sposób poprawić ochronę układów scalonych przed wyładowaniami elektrostatycznymi, czy tylko sposób na stymulowanie krzemu?

Widziałem proces wykonywany w firmie zajmującej się projektowaniem układów scalonych.

Zwykle nie. IPC / JEDEC J-STD-20 zapewnia klasyfikacje poziomu wrażliwości na wilgoć:

• MSL 6 - Obowiązkowo Piec przed użyciem
• MSL 5A - 24 godziny
• MSL 5-48 godzin
• MSL 4 - 72 godziny
• MSL 3-168 godzin
• MSL 2A - 4 tygodnie
• MSL 2 - 1 rok
• MSL 1 - Nieograniczony

gdzie podane czasy to składnik „żywotność podłogi po wyjęciu z torby”. Jeśli element jest wrażliwy na wilgoć, będzie dostarczany w oznaczonej, hermetycznej torbie antystatycznej, z paskiem wskaźnika wilgoci i środkiem pochłaniającym wilgoć. Zjawisko to nie jest unikalne dla QFN. Ten konkretny przykład to etykieta na torbie białych diod LED PLCC. Ostatnio widziałem to także w DFN, MSOP i TSSOP.

Części wymagają pieczenia tylko wtedy, gdy wyszły z torby poza okresem przydatności do podłogi poza torbą lub pasek wskaźnika wilgotności wskazuje przekroczenie wymaganej wilgotności.

W tym przypadku, ponieważ moje części to MSL4, od momentu otwarcia torby mieli 72 godziny na przejście przez piec rozpływowy bez pieczenia. Gdyby pasek wskaźnikowy wyszedł z torby, jak pokazano, części musiałyby zostać upieczone przed ponownym napełnieniem.

Zasadniczo powodem pieczenia komponentu jest staranne usunięcie całej wilgoci z plastikowej części komponentu. Kiedy element SMT przechodzi przez piec rozpływowy, temperatura elementu (oczywiście) bardzo szybko rośnie, powodując, że wilgoć wewnątrz zamienia się w parę. Ta ekspansja pary wodnej może spowodować pęknięcie elementu, w wyniku czego płyta nie nadaje się do użytku lub jest uszkodzona.

Jak wskazano w odpowiedzi Matta, niektóre składniki są bardziej wrażliwe na absorpcję wilgoci niż inne. Gdy składniki wchłoną zbyt dużo wilgoci, jest to bardzo żmudny proces usuwania wilgoci, zwykle wymagający 24 godzin lub więcej w specjalnej maszynie do pieczenia. Niektóre z tych maszyn piec części w komorze próżniowej itp.

Jeśli jednak jesteś tylko prototypem do lutowania ręcznego, nie musisz się martwić. Korpus komponentu nie nagrzeje się wystarczająco, aby odparować wilgoć wewnątrz. Niestety wiele układów scalonych wymagających pieczenia to QFN, BGA i inne elementy, których nie można prawidłowo lutować ręcznie.

Zastanawiam się, jak prawdopodobne jest niepowodzenie.

IR przepuściłem szereg płyt, które siedzą od lat (z powodu problemów z BGA), wykorzystując profil bezołowiowy (wysoka temperatura). Minimalne nagrzewanie. Nie widziałem żadnej z setek części rozpadających się na kawałki jak grill na grillu.

Nie oznacza to, że nie należy postępować zgodnie z instrukcjami producenta do listu na temat produktów do powszechnego użytku (szczególnie jeśli jesteś w branży lotniczej lub medycznej), ale dla prototypów wczesnej inżynierii, które nigdy nie opuszczą budynku (i na pewno nie są częścią systemu jakości ISO) może nie być absolutnie niezbędny.

Na moim ostatnim zamówieniu zauważyłem, że mój dystrybutor elektroniki naprawdę przyspieszył grę w urządzenia wrażliwe na wilgoć. Wrażliwe części były zapakowane w szczelnie zamknięte torby, wraz z paczkami ze środkiem pochłaniającym wilgoć i papierem wykrywającym wilgoć oraz instrukcjami pieczenia, jeśli są zbyt wilgotne.

Rozumiem, dlaczego warto delikatnie upiec przed lutowaniem rozpływowym w znacznie bardziej agresywnym piekarniku: w przeciwnym razie uwięziona woda może zagotować się zbyt szybko w części, uszkadzając ją. Nie zrobiłbym tego dla płyty chlebowej.