En la actual industria de los semiconductores, donde la capacidad es limitada, muchos fabricantes de componentes originales (OCM) adoptan progresivamente ciclos de vida más breves de los productos. Sin embargo, múltiples industrias requieren que los equipos vitales estén operativos durante décadas. Por lo tanto, contar con un suministro continuo de componentes resulta fundamental para el sostenimiento de estas aplicaciones a lo largo del ciclo de vida.
Una solución habitual es almacenar los componentes semiconductores durante largos periodos de tiempo una vez finalizada la producción. Rochester Electronics viene almacenando componentes exitosamente hace mucho tiempo, a fin de cubrir las interrupciones en la cadena de abastecimiento para aplicaciones de larga vida útil desde 1981.
Cuando se despliega el almacenamiento de componentes a largo plazo, es importante que los usuarios finales confíen en que los componentes almacenados adecuadamente serán fiables en el campo. Por este motivo, los equipos de Calidad y Confiabilidad de Rochester han investigado los efectos del almacenamiento a largo plazo en la integridad mecánica y el rendimiento eléctrico.
Rochester tomaron una muestra aleatoria de componentes que han estado almacenados en diversos entornos por hasta 17 años. Se evaluó una selección de ocho productos diferentes, compuesta por tres tipos de acabado de plomo distintos, de cinco proveedores diferentes en total. Adicionalmente, el análisis incluyó un proceso de fabricación por reflujo de pasta de soldadura y montaje en placa estándar de la industria. Una empresa externa independiente de fabricación de componentes electrónicos, con experiencia en el montaje de placas de circuito impreso, llevó a cabo el proceso de montaje. La planta de montaje cuenta con la certificación ISO-9001 y más de 17 años de experiencia en la industria.
Los equipos de Calidad y Confiabilidad de Rochester realizaron análisis de la integridad interna de los encapsulados, de la calidad de las juntas soldadas entre componentes y placas de circuito impreso, y de los resultados de las pruebas eléctricas, con el fin de validar que los dispositivos semiconductores no se degradan después de un almacenamiento prolongado. Los métodos de análisis incluyeron imágenes de rayos X, láser, decapsulación ácida, corte transversal, microscopía electrónica de barrido (SEM) y pruebas eléctricas funcionales y de temporización.
Se realizó una muestra aleatoria seleccionando tres encapsulados de diferentes tipos con distintos códigos de fecha de dispositivos disponibles para las pruebas. Los tres tipos de encapsulados fueron un portachip con plomo de plástico (PLCC) de 28 terminales, un encapsulado de contorno pequeño de contracción fina (TSSOP) de 14 terminales y un encapsulado de contorno pequeño muy fino sin plomo (VSON) de 8 almohadillas.
Se realizó una decapsulación láser en los dispositivos seleccionados para exponer el troquel y examinar los defectos. No se encontró corrosión, cráteres ni grietas en la almohadilla de unión. Rochester se asoció con expertos de la industria para el diseño, la fabricación y el uso de placas de circuito impreso para el ensamblado de distintos dispositivos de montaje superficial de diferentes tipos de encapsulados y códigos de fecha. Todos los dispositivos realizaron correctamente el reflujo en el ensamblador independiente de PCB. Rochester verificó estos resultados mediante inspección óptica y por rayos X de las juntas de soldadura, la realización de cortes transversales a lo largo de las soldaduras y la obtención de imágenes por SEM de las juntas de soldadura cortadas.
En ambas caras de cada placa de circuito impreso, se montaron 57 dispositivos de plástico de montaje superficial de 12 contornos diferentes, encapsulados desde 2006. Se inspeccionaron todas las almohadillas y no se encontró ningún fallo, lo que confirma el éxito del montaje de la placa de circuito impreso,
Para obtener más información sobre los filetes de soldadura, que de otro modo quedarían ocultos, se tomaron imágenes de montajes de placas de circuito impreso mediante rayos X en una vista oblicua. Las imágenes del encapsulado VSON no brindaron ningún detalle adicional, debido a la escala de longitud y la densidad de la cobertura de la soldadura.
Además, se tomaron imágenes de SEM después del corte transversal a través de los conectores, con lo cual se reveló el perfil preciso y la estructura interna de los filetes de soldadura. Se comprobó que las estructuras internas de los filetes de soldadura eran íntegras y coincidían con las inspecciones externas, con lo cual se valida aún más el éxito del montaje de las placas de circuito impreso.
Las mismas técnicas de imágenes se utilizaron también para validar la integridad de los materiales encapsulados e inspeccionar las características internas del dispositivo en busca de defectos. No se observaron defectos.
Todos los dispositivos se decapsularon con láser y recibieron un acabado con un breve grabado ácido. No se observó ningún daño producto de las tensiones ambientales o los mecanismos de degradación propuestos después del almacenamiento a largo plazo. Todos los dispositivos resultaron estar libres de grietas, delaminaciones y defectos en los conectores de unión.
Se examinaron tres productos con 2 códigos de fecha diferentes según los requisitos de sus respectivas hojas de datos. Los dispositivos examinados abarcan casi 15 años. Se examinaron 20 dispositivos 9513APC, 25 dispositivos 27S21PC y 50 dispositivos UC3835N de cada código de fecha. Todos los dispositivos cumplieron con los límites de sus respectivas hojas de datos y no mostraron cambios significativos ni sistemáticos en las distribuciones de datos en los diferentes códigos de fecha.
Los datos presentados indican que los dispositivos mantienen la integridad interna y externa, incluida la firmeza de la soldadura sobre las placas de circuito impreso, después de más de una década de almacenamiento. Los dispositivos no presentaron indicios de corrosión, grietas ni delaminación. Los dispositivos examinados han superado todas las pruebas funcionales y de temporización correspondientes.
La investigación diligente de Rochester demostró que el almacenamiento a largo plazo no provoca necesariamente la degradación del producto. De hecho, los componentes pueden seguir montándose de manera funcional y son eléctricamente viables durante muchos años. El almacenamiento ofrece una solución viable para las aplicaciones de ciclo de vida amplio.
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