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

12

Układy scalone QFN

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.

mChad
źródło
2
Prawdopodobnie powiązane: electronics.stackexchange.com/questions/91185/…
David
1
Byłoby to pomocne, jeśli opublikujesz link do miejsca, w którym to czytasz.
Andy aka
1
Dobrze byłoby również wyjaśnić, co rozumiesz przez „Prototype Board”. Masz na myśli płytkę do lutowania bez lutowania? A może perforowana płyta, do której ręcznie lutujesz elementy? A może zwykła płytka drukowana, którą stworzyłeś tylko jako prototyp, do którego będziesz podłączać układy scalone w procesie reflow?
Phil Frost
@Phil Frost, Przez płytkę prototypową rozumie się płytkę testową dla konkretnego projektu, zwykła płytka drukowana może być również płytką prototypową, aby Twoje projekty działały.
mChad

Odpowiedzi:

25

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.

Etykieta MSL

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

Wskaźnik wilgoci i środek pochłaniający wilgoć

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.

Matt Young
źródło
Jak długo piec?
Bryce,
@Bryce Zapoznaj się z dokumentacją producenta. Zwykle jest to coś w rodzaju 150F przez ponad 12 godzin.
Matt Young,
17

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.

TimH - Codidact
źródło
5

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.

Spehro Pefhany
źródło
4

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.

współpracownik
źródło
1
Dystrybutorzy postępują zgodnie z radami producentów, ponieważ nie chcą, aby trzymano torbę, jeśli coś pójdzie nie tak w trakcie produkcji klienta. Teraz, jak powiedziałeś, dla prototypu / płyty pilśniowej / jednorazowego użytku ręcznie lutowanego nie jest to konieczne. Jeśli jednak twój prototyp jest lutowany rozpływowo, nawet w domu, to tak, należy go wstępnie upiec, jeśli wskazuje to kropka na karcie wilgotności.
Brian Onn