¿Por qué hay que cocer los circuitos integrados (en el horno) antes de utilizarlos en una placa de prototipos?

Question

¿Por qué los circuitos integrados, en su mayoría QFN, deben colocarse en el horno durante una hora aproximadamente, antes de ser utilizados en una placa de prototipos? ¿Es para mejorar de alguna manera la protección de los circuitos integrados contra la ESD o simplemente una forma de estimular el silicio?

He visto cómo se realiza el proceso en una empresa de diseño de circuitos integrados.

Answer 1

No lo hacen, normalmente. La norma IPC/JEDEC J-STD-20 proporciona clasificaciones de niveles de sensibilidad a la humedad:

• MSL 6 - Horneado obligatorio antes del uso
• MSL 5A - 24 horas
• MSL 5 - 48 horas
• MSL 4 - 72 horas
• MSL 3 - 168 horas
• MSL 2A - 4 semanas
• MSL 2 - 1 año
• MSL 1 - Ilimitado

donde los tiempos indicados son la "vida útil" del componente. Si un componente es sensible a la humedad, vendrá en una bolsa antiestática etiquetada y hermética, con una tira indicadora de humedad y desecante. Este fenómeno no es exclusivo de los QFN. Este ejemplo concreto es la etiqueta de una bolsa de LEDs PLCC blancos. También lo he visto recientemente en DFN, MSOP y TSSOP.

Las piezas sólo necesitan ser horneadas si han estado fuera de la bolsa durante su vida útil fuera de la bolsa, o si la tira indicadora de humedad indica que se ha superado la humedad requerida.

En este caso, como mis piezas son MSL4, desde que se abrió la bolsa, tuvieron 72 horas para pasar por un horno de reflujo sin ser horneadas. Si la tira indicadora hubiera salido de la bolsa como se muestra, las piezas habrían tenido que ser horneadas antes del reflujo.

Answer 2

En general, la razón para hornear un componente es eliminar cuidadosamente toda la humedad de la parte de plástico del componente. Cuando un componente SMT pasa por un horno de reflujo, la temperatura del componente (obviamente) se eleva muy rápidamente, lo que hace que la humedad del interior se convierta en vapor. Esta expansión del vapor de agua puede agrietar el componente, dando como resultado una placa inutilizable o estropeada.

Como se indica en la respuesta de Matt, algunos componentes son más sensibles a la absorción de humedad que otros. Una vez que los componentes han absorbido demasiada humedad, es un proceso muy tedioso eliminar la humedad, que suele requerir 24 horas o más en una máquina especial de horneado. Algunas de estas máquinas hornean las piezas en una cámara de vacío, etc.

Sin embargo, si sólo está soldando prototipos a mano, no hay nada de qué preocuparse. El cuerpo del componente no se calentará lo suficiente como para vaporizar la humedad del interior. Por desgracia, muchos CI que requieren cocción son QFN, BGA y otros componentes que no pueden soldarse a mano de forma adecuada.

Answer 3

Me pregunto cuán probable es el fracaso en realidad.

He refluido por infrarrojos varias placas que llevaban años sin funcionar (por problemas de BGA) utilizando un perfil sin plomo (alta temperatura). Mínimo precalentamiento. No he visto que ninguno de los cientos de piezas se abrieran como salchichas en una barbacoa.

Eso no quiere decir que no haya que seguir las instrucciones del fabricante al pie de la letra en productos de consumo general (sobre todo si está en el sector aeroespacial o médico), pero para los primeros prototipos de ingeniería que nunca saldrán del edificio (y que ciertamente no forman parte del sistema de calidad ISO) puede no ser absolutamente esencial.

Answer 4

En mi último pedido me di cuenta de que mi distribuidor de productos electrónicos ha mejorado mucho sus dispositivos sensibles a la humedad. Las piezas sensibles venían en bolsas selladas, junto con paquetes de desecante y papel para detectar la humedad, y con instrucciones para hornearlas si estaban demasiado húmedas.

Entiendo por qué querrías hornear suavemente antes de soldar por reflujo en un horno mucho más agresivo: de lo contrario, el agua atrapada podría hervir demasiado rápido dentro de la pieza, dañándola. Yo no lo haría para una protoboard.

Answer 5

Si cree que el popcorning en el proceso de reflujo es el único momento en el que debe preocuparse por la humedad, se equivoca. Más a menudo que el popcorning, creará un chip "herido andante" si no lo hornea antes del reflujo. Usted verá una mayor tasa de mortalidad infantil, así como una menor tasa de ajuste para su producto.