¿Por qué deben hornearse los circuitos integrados (en el horno) antes de usarse en una placa prototipo?

¿Por qué los circuitos integrados, en su mayoría QFN, deben colocarse en el horno durante una hora más o menos, antes de usarse en una placa prototipo? ¿Es de alguna manera mejorar la protección de los circuitos integrados contra ESD o simplemente una forma de estimular el silicio?

Vi que el proceso se realizaba en una empresa de diseño de circuitos integrados.

No lo hacen, por lo general. IPC / JEDEC J-STD-20 proporciona clasificaciones de nivel de sensibilidad a la humedad:

• MSL 6 - Horneado obligatorio antes de usar
• 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 listados son el componente "vida útil del piso fuera de la bolsa". Si un componente es sensible a la humedad, vendrá en una bolsa antiestática hermética etiquetada, con una tira indicadora de humedad y desecante. Este fenómeno no es exclusivo de QFN. Este ejemplo particular es la etiqueta en una bolsa de LED PLCC blancos. También lo he visto recientemente en DFN, MSOP y TSSOP.

Las piezas solo requieren horneado si han salido de la bolsa fuera de la vida útil del piso o si la tira indicadora de humedad indica que se ha excedido la humedad requerida.

En este caso, dado que mis partes son MSL4, desde el momento en que se abrió la bolsa, tuvieron 72 horas para pasar por un horno de reflujo sin hornear. Si la tira indicadora hubiera salido de la bolsa como se muestra, las piezas habrían tenido que hornearse antes de volver a fluir.

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

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 generalmente requiere 24 horas o más en una máquina de hornear especial. Algunas de estas máquinas hornean las piezas en una cámara de vacío, etc.

Sin embargo, si solo se trata de prototipos de soldadura manual, no hay nada de qué preocuparse. El cuerpo del componente no se calentará lo suficiente como para vaporizar la humedad del interior. Desafortunadamente, muchos circuitos integrados que requieren horneado son QFN, BGA y otros componentes que no se pueden soldar a mano correctamente.

Me pregunto qué tan probable es el fracaso en realidad.

IR ha redistribuido varias placas que han estado presentes durante años (debido a problemas de BGA) utilizando un perfil sin plomo (alta temperatura). Mínimo precalentamiento. No vi ninguna de las cientos de partes que se abren como pitos en una barbacoa.

Eso no quiere decir que uno no deba seguir las instrucciones del fabricante al pie de la letra sobre los productos para consumo general (particularmente si se encuentra en el campo aeroespacial o médico), sino para los primeros prototipos de ingeniería que nunca abandonarán el edificio (y ciertamente no son parte del sistema de calidad ISO) puede no ser absolutamente esencial.

En mi último pedido, noté que mi distribuidor de electrónica realmente ha intensificado su juego de dispositivos sensibles a la humedad. Las partes sensibles venían en bolsas selladas, junto con paquetes desecantes y papel de detección de humedad, e instrucciones para hornear si estaba demasiado húmedo.

Entiendo por qué es posible que desee hornear suavemente antes de refluir la soldadura en un horno mucho más agresivo: de lo contrario, el agua atrapada podría hervir demasiado rápido dentro de la pieza, dañándola. No lo haría por una placa de pruebas.