Perché i circuiti integrati devono essere cotti (nel forno) prima di essere utilizzati su una scheda prototipo?

Perché i circuiti integrati per lo più QFN, devono essere posizionati nel forno per circa un'ora, prima di essere utilizzati su una scheda prototipo? È in qualche modo migliorare la protezione dei circuiti integrati contro ESD o solo un modo per stimolare il silicio?

Ho visto il processo essere svolto in una società di progettazione IC.

In genere no. IPC / JEDEC J-STD-20 fornisce classificazioni del livello di sensibilità all'umidità:

• MSL 6 - Cuoco obbligatorio prima dell'uso
• MSL 5A - 24 ore
• MSL 5 - 48 ore
• MSL 4 - 72 ore
• MSL 3 - 168 ore
• MSL 2A - 4 settimane
• MSL 2 - 1 anno
• MSL 1 - Illimitato

dove i tempi elencati sono il componente "durata del pavimento fuori dalla borsa". Se un componente è sensibile all'umidità, verrà fornito in una busta antistatica etichettata, con una striscia indicatrice di umidità e un essiccante. Questo fenomeno non è univoco per QFN. Questo esempio particolare è l'etichetta su un sacchetto di LED PLCC bianchi. L'ho visto anche di recente su DFN, MSOP e TSSOP.

Le parti richiedono la cottura solo se sono state fuori dal sacco al di fuori del loro ciclo di vita fuori dal sacco, o la striscia dell'indicatore di umidità indica che l'umidità richiesta è stata superata.

In questo caso, poiché le mie parti sono MSL4, dal momento in cui la borsa era aperta, avevano 72 ore per essere passate attraverso un forno di riflusso senza essere cotte. Se la striscia indicatrice fosse uscita dal sacchetto come mostrato, le parti avrebbero dovuto essere cotte prima del riflusso.

In generale, la ragione per cuocere un componente è rimuovere con attenzione tutta l'umidità dalla parte in plastica del componente. Quando un componente SMT passa attraverso un forno di riflusso, la temperatura del componente (ovviamente) aumenta molto rapidamente, facendo sì che l'eventuale umidità interna si trasformi in vapore. Questa espansione del vapore acqueo può rompere il componente, risultando in una scheda inutilizzabile o paralizzata.

Come indicato nella risposta di Matt, alcuni componenti sono più sensibili all'assorbimento dell'umidità rispetto ad altri. Una volta che i componenti hanno assorbito troppa umidità, è un processo molto noioso per rimuovere l'umidità, che di solito richiede 24 ore o più in una speciale macchina da forno. Alcune di queste macchine cuociono le parti in una camera a vuoto, ecc.

Tuttavia, se si tratta solo di prototipi di saldatura manuale, non c'è nulla di cui preoccuparsi. Il corpo del componente non si surriscalda abbastanza per vaporizzare l'umidità all'interno. Sfortunatamente, molti circuiti integrati che richiedono cottura sono QFN, BGA e altri componenti che non possono essere saldati correttamente a mano.

Mi chiedo quanto sia probabile il fallimento.

Ho ridisegnato IR un numero di schede che sono state in giro per anni (a causa di problemi BGA) utilizzando un profilo senza piombo (alta temperatura). Preriscaldamento minimo. Non ho visto nessuna delle centinaia di parti spaccarsi come weenies su un barbecue.

Questo non vuol dire che non si dovrebbe seguire le istruzioni del produttore alla lettera sui prodotti per il consumo generale (in particolare se si è nel settore aerospaziale o medico), ma per i primi prototipi di ingegneria che non lasceranno mai l'edificio (e certamente non fanno parte del sistema di qualità ISO) potrebbe non essere assolutamente essenziale.

Nel mio ultimo ordine ho notato che il mio distributore di elettronica ha davvero intensificato il gioco dei dispositivi sensibili all'umidità. Le parti sensibili venivano fornite in sacchetti sigillati, insieme a pacchetti di essiccante e carta per il rilevamento dell'umidità e istruzioni per la cottura in caso di umidità eccessiva.

Capisco perché potresti voler cuocere delicatamente prima di rifluire la saldatura in un forno molto più aggressivo: altrimenti, l'acqua intrappolata potrebbe bollire troppo rapidamente all'interno della parte, danneggiandola. Non lo farei per una breadboard.