Por que os circuitos integrados devem ser assados ​​(no forno) antes de serem usados ​​em uma placa protótipo?

Por que os circuitos integrados, principalmente QFN, precisam ser colocados no forno por uma hora ou mais, antes de serem usados ​​em uma placa protótipo? É de alguma forma melhorar a proteção dos CIs contra ESD ou apenas uma maneira de estimular o silício?

Vi o processo sendo realizado em uma empresa de design de IC.

Eles não fazem, tipicamente. O IPC / JEDEC J-STD-20 fornece classificações de nível de sensibilidade à umidade:

• MSL 6 - Cozimento obrigatório antes do uso
• MSL 5A - 24 horas
• MSL 5 - 48 horas
• MSL 4-72 horas
• MSL 3-166 horas
• MSL 2A - 4 semanas
• MSL 2 - 1 ano
• MSL 1 - Ilimitado

onde os horários listados são o componente "vida útil fora do saco". Se um componente for sensível à umidade, ele será fornecido em uma embalagem antiestática hermética e etiquetada, com uma faixa indicadora de umidade e dessecante. Este fenômeno não é exclusivo do QFN. Este exemplo em particular é a etiqueta em uma bolsa de LEDs PLCC brancos. Também o vi recentemente no DFN, MSOP e TSSOP.

As peças só precisam ser assadas se tiverem saído da bolsa fora da vida útil ou se a faixa indicadora de umidade indicar que a umidade necessária foi excedida.

Nesse caso, como minhas peças são MSL4, a partir do momento em que a bolsa foi aberta, elas tiveram 72 horas para serem executadas em um forno de refluxo sem serem assadas. Se a faixa indicadora tivesse saído da bolsa como mostrado, as peças precisariam ser assadas antes do refluxo.

Em geral, o motivo para assar um componente é remover cuidadosamente toda a umidade da parte plástica do componente. Quando um componente SMT passa por um forno de refluxo, a temperatura do componente (obviamente) aumenta muito rapidamente, fazendo com que qualquer umidade interna se transforme em vapor. Essa expansão do vapor de água pode quebrar o componente, resultando em uma placa inutilizável ou danificada.

Conforme indicado na resposta de Matt, alguns componentes são mais sensíveis à absorção de umidade do que outros. Depois que os componentes absorvem muita umidade, é um processo muito tedioso para remover a umidade, geralmente exigindo 24 horas ou mais em uma máquina de cozimento especial. Algumas dessas máquinas assam as peças em uma câmara de vácuo, etc.

No entanto, se você é apenas protótipos de solda manual, não há com o que se preocupar. O corpo do componente não fica quente o suficiente para vaporizar a umidade interna. Infelizmente, muitos ICs que exigem cozimento são QFNs, BGAs e outros componentes que não podem ser soldados manualmente.

Eu me pergunto como é provável a falha.

A RI refluiu várias placas que estão instaladas há anos (devido a problemas de BGA) usando um perfil sem chumbo (alta temperatura). Pré-aquecimento mínimo. Eu não vi nenhuma das centenas de peças se abrindo como ervas daninhas em um churrasco.

Isso não quer dizer que não se deva seguir as instruções do fabricante à risca sobre produtos para consumo geral (principalmente se você estiver no campo aeroespacial ou médico), mas para os primeiros protótipos de engenharia que nunca sairão do prédio (e certamente não fazem parte) do sistema de qualidade ISO) pode não ser absolutamente essencial.

No meu último pedido, notei que meu distribuidor de eletrônicos realmente intensificou seu jogo de dispositivos sensíveis à umidade. As partes sensíveis vieram em sacos selados, junto com pacotes dessecantes e papel de detecção de umidade, e instruções para assar se estiverem muito úmidos.

Entendo por que você pode assar delicadamente antes de refluir a solda em um forno muito mais agressivo: caso contrário, a água retida pode ferver muito rapidamente dentro da peça, danificando-a. Eu não faria isso por uma tábua de pão.