Langzeitlagerung von elektronischen Bauteilen

Einkäufer und Entwickler kennen das Problem: In der Entwicklungsphase oder schon kurz nach der Markteinführung eines Produktes sind bereits einzelne Komponenten einer elektronischen Baugruppe abgekündigt und es müssen Entscheidungen hinsichtlich der weiteren Vorgehensweise getroffen werden. Eine vorausschauende, proaktive oder strategische Obsoleszenzpolitik im Unternehmen gestaltet sich schwierig. Soll ein Redesign durchgeführt werden? Oder soll ein LTB (Last-Time-Buy) die Verfügbarkeit der benötigten Teile bis zum Serienende oder zumindest bis zum nächsten Produktupdate sicherstellen, um dann direkt mehrere obsolete Teile ersetzen zu können?

Die Lagerung in Hochsicherheitsgebäuden, die sich durch massiven Stahlbetonbau, besondere brandverhindernde Atmosphäre und aufwändige Alarm- und Kamera- Überwachungssysteme auszeichnen, sorgt für optimale Lagerungsbedingungen. HTV

Ganz aktuell eskaliert die Problematik der Abkündigungen durch die vermehrte Anzahl von Zusammenschlüssen großer Halbleiterhersteller. Unrentable oder redundante Produktlinien werden kurzfristig eingestellt, eine vorausschauende, proaktive oder strategische Obsoleszenzpolitik im Unternehmen gestaltet sich schwierig. Selbst der Weg der Einlagerung der benötigten Teile birgt nicht zu unterschätzende Risiken, da nur ein qualifiziertes, speziell auf die Komponente zugeschnittenes Lagerungskonzept die Funktionalität und Verarbeitbarkeit nach einer Lagerungszeit von mehreren Jahren sicherstellt. Vielfach haben Unternehmen schon auf die Problematik reagiert und eine zuständige Stelle zur Koordination von Obsoleszenz-Thematiken eingerichtet. Sinnvollerweise ist diese Abteilung direkt der Geschäftsleitung unterstellt, da eine wirksame und sinnvolle Lösung nur durch eine übergeordnete abteilungsübergreifende Instanz erreicht werden kann.

Zur Vorbeugung und auch zur Bearbeitung von Obsoleszenzfällen ist zunächst eng mit der Entwicklungsabteilung, dem Qualitätsmanagement und dem Einkauf zusammenzuarbeiten. Hier gilt es die Bauteile möglichst so vorzugeben, dass eine Second-Source verfügbar und eine Abkündigung unwahrscheinlich ist. Unter Zuhilfenahme geeigneter Tools ist eine voraussichtliche Verfügbarkeit abschätzbar. Jedoch auch bei gewissenhaftem proaktivem und strategischem Obsoleszenzmanagement lässt sich die Notwendigkeit für einen Last-Time-Buy nicht völlig vermeiden. Umso wichtiger ist hierbei dann die korrekte und qualifizierte Langzeitlagerung dieser Komponenten, damit Risiken durch mangelnde Funktionalität oder Verarbeitbarkeit vermieden werden. Die vielfach verbreitete Meinung, eine Lagerung in Stickstoff-Drypacks stoppe die Alterungsprozesse ist falsch. Durch Stickstoff wird ausschließlich die Oxidation reduziert, jedoch findet man in den sogenannten Stickstoff-Drypacks bei einem Standardverpackungsprozess noch Sauerstoffanteil im Prozentbereich. Dementsprechend ist sogar die Wirkung der verminderten Oxidation fraglich. Die relevanten Alterungsprozesse, wie beispielsweise die Diffusions- oder auch Korrosionsprozesse durch ausgasende Schadstoffe, werden hierbei in keinster Weise reduziert.

TAB-Verfahren als Lösung der Problematik

Zur Sicherstellung der langfristigen Verfügbarkeit elektronischer Komponenten hat die HTV, Bensheim, mit dem TAB-Verfahren (Thermisch-Absorptive-Begasung) ein Verfahren entwickelt, um die Langzeitverfügbarkeit elektronischer Komponenten mit der geforderten Qualität sicherzustellen. Hierbei können elektronische Bauteile und Baugruppen durch ein Reduzieren der entscheidenden physikalisch-chemischen Alterungsprozesse, die bei herkömmlicher Lagerung bereits nach 1 bis 2 Jahren die Verarbeitbarkeit und auch die Funktionsfähigkeit der elektronischen Komponenten gefährden, bis zu 50 Jahren eingelagert werden.

Generell sind bei normaler Lagerung die meisten Materialveränderungen (70 bis 80 Prozent) bereits in den ersten zwei Jahren erfolgt. HTV

TAB ermöglicht das langfristige Vermeiden von Korrosions- und Oxidationsprozessen anhand spezieller Absorptions-Verfahren (Feuchte, Sauerstoff und materialabhängige Schadstoffe). Die Alterungsprozesse im Inneren des Bauteils (Diffusion auf Chipebene) sowie die Materialwanderung auf Chipebene und Anschluss-Pin-Ebene werden von stark verringert. Auch die Gefahr von Whisker-Bildungen (winzige, aus dem Material herauswachsende Nadeln, die zu Kurzschlüssen auf Leiterplatten oder einzelnen Bauelementen führen können) und Zinnpest wird eingedämmt. Das intermetallische Phasenwachstum (Diffusionsprozess), beispielsweise zwischen der äußeren Zinnbeschichtung und dem Basismaterial der Anschlusspins sowie die Alterung durch Diffusion auf Chipebene als einer der wesentlichen Alterungsprozesse, wird nahezu gestoppt. Die Qualität, Verarbeitbarkeit und Funktionalität und somit auch die Ersatzteilverfügbarkeit elektronischer Komponenten ist damit für mehrere Jahrzehnte sichergestellt. Die Lagerung in Hochsicherheitsgebäuden, die sich durch massiven Stahlbetonbau, besondere brandverhindernde Atmosphäre und aufwendige Alarm- und Kamera- Überwachungssysteme auszeichnen, stellt neben optimierten Lagerungsbedingungen auch den Schutz vor Diebstahl und Naturkatastrophen sicher.

Langzeitlagerung von Displays

Die TAB-Langzeitkonservierung ist insbesondere auch für Displays, einem der wohl am stärksten wachsendenden Märkte, von essentieller Bedeutung. Denn bei vielen Display-Bestandteilen, wie den unterschiedlichen Polarisatorfolien, ist die konventionelle Lagerung als sehr kritisch zu beurteilen. Generell gibt es wenig Angaben der Hersteller bezüglich Langzeitlagerung oder Alterung, jedoch lassen Hinweise aus Datenblättern auf eine maximale Lagerungsdauer von 1 bis 2 Jahren schließen. Die Displays sollten dunkel bei einer Temperatur zwischen 0 und 35°C und geringer relativer Luftfeuchtigkeit gelagert und nicht dem Sonnenlicht ausgesetzt werden. Eine Lagerung bei erhöhten Temperaturen (+60 oder +80°C) führt zu einer Verringerung des Kontrastes. Die Lagerung bei tieferen Temperaturen führt tendenziell zu einer marginalen Erhöhung des Kontrastes. Weitere Alterungsprozesse sind u.a. auch die temperaturbedingte Degradation der Verklebung, der Kunststoffkomponenten sowie der OLEDs und die Veränderung der Flüssigkristall (LC)-Gemische, was zu einer Änderung der Beweglichkeit der LCs und somit zu einer Änderung der Reaktionszeit und des Kontrastes führt. Bauteile, die nicht gleich eingesetzt werden, sollten also möglichst umgehend im TAB–Verfahren eingelagert werden, um so ein langes Bauteilleben zu ermöglichen.

Bauteile, die nicht gleich eingesetzt werden, sollten also möglichst umgehend im TAB-Verfahren eingelagert werden, um so ein langes Bauteilleben zu ermöglichen. HTV

 Im Rahmen der TAB-Langzeitkonservierung werden auch diese Alterungsprozesse durch die speziellen Lagerungsbedingungen stark verringert. Nach der Dokumentation des Ausgangszustandes (Topographie, Mikroskopie, Dichtungen, Kontrastmessungen) und dem Aussortieren beschädigter oder defekter Ware erfolgt die Einlagerung mit Spezialverpackungen in eigens hierfür entwickelten Lagerkammern bei im Vorfeld definierten Temperaturbereichen und Feuchtegehalten sowie Schutzgascocktail und speziell konfigurierten Schadstoffabsorber. Regelmäßige Inbetriebnahme (Bestromung) sowie zyklische Analytik zur stichprobenartigen Untersuchung möglicher Alterungsprozesse runden die Langzeitkonservierung ab und stellen die Funktionalität und Verarbeitbarkeit der Displays für viele Jahre sicher.

(hw/mrc)