Langzeitlagerung elektronischer Bauteile

Oft sorgen die stetige Weiterentwicklung, Innovationen und gesetzliche Vorgaben für die Abkündigung, meistens sogar noch solange die Produkte des Anwenders in Serie gefertigt werden. Durch die steigende Anzahl von Zusammenschlüssen großer Halbleiterhersteller werden zudem immer mehr unrentable oder redundante Produktlinien kurzfristig eingestellt, was die Problematik der Abkündigungen noch weiter verschärft.

Generell ist bei normaler Lagerung die Materialveränderung in den ersten Jahren am schnellsten. HTV

Koordination von Obsoleszenzthematiken

Vielfach haben Unternehmen schon auf die Obsoleszenzproblematik reagiert und eine zuständige Stelle zur Koordination von Obsoleszenzthematiken eingerichtet. Sinnvollerweise ist diese Abteilung direkt der Geschäftsleitung unterstellt, da eine wirksame, sinnvolle und kostenoptimierte 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 bereits bei der Schaltungsentwicklung so vorzugeben, dass eine Second-Source verfügbar und eine Abkündigung unwahrscheinlich ist. Unter Zuhilfenahme geeigneter Tools ist eine voraussichtliche Verfügbarkeit abschätzbar.

Intermetallisches Phasenwachstum zwischen äußerer Zinnbeschichtung und Basismaterial der Anschlusspins als Indikator für Alterungsprozesse: Der direkte Vergleich von Komponenten, die im Standard-N2-Drypack gelagert werden und mit TAB behandelten Bauteilen zeigt bei der REM-EDX-Untersuchung deutliche Unterschiede im Wachstum der intermetallischen Phase. HTV

Allerdings ist zu beachten, dass die Praxis, trotz kostspieliger Vorhersagetools zur Bewertung der Verfügbarkeit, oft anders aussieht. Daher sollten wichtige Ersatzkomponenten, insbesondere für langlebige Produkte und Investitionsgüter mit langer Nutzungsdauer, auf jeden Fall rechtzeitig eingelagert werden, um jegliche Gefahr einer mangelnden Verfügbarkeit für die Serie oder von Ersatzteilen auszuschließen. Um das Risiko späterer Mängel bezüglich Funktionalität oder Verarbeitbarkeit zu vermeiden, ist die korrekte und qualifizierte Langzeitlagerung dieser Komponenten von enormer Wichtigkeit.

Verfügbarkeit sicherstellen

Die vielfach verbreitete Meinung, eine Lagerung in Stickstoff-Drypacks stoppe die Alterungsprozesse, ist falsch. Durch Stickstoff wird ausschließlich die Oxidation reduziert. In den sogenannten Stickstoff-Drypacks findet man bei einem Standardverpackungsprozess außerdem 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 keiner Weise reduziert. Als einer der führenden Anbieter für Dienstleistungen rund um elektronische Komponenten hat HTV mit der Langzeitkonservierung TAB eine Möglichkeit entwickelt, die Verfügbarkeit von elektronischen Bauteilen und Baugruppen bis zu 50 Jahre bei vollem Erhalt der Verarbeitbarkeit und Funktionalität sicherzustellen.

Auf der nächsten Seite ist unter anderem die Vermeidung von Diffusion, Korrosion und Oxidation ein Thema.

Diffusion, Korrosion und Oxidation minimieren

Das TAB-Verfahren ermöglicht durch eine spezielle konservierende sowie schadstoffeliminierende Atmosphäre und spezifische Lagerbedingungen eine drastische Reduzierung der entscheidenden physikalisch-chemischen Alterungsprozesse elektronischer Komponenten:

Diffusion, ein wesentlicher Alterungsfaktor, wird mithilfe von TAB durch geeignete Veränderung der Lagerungstemperaturen und der damit einhergehenden Erhöhung der sogenannten Aktivierungsenergie stark reduziert. Damit wird das Wachstum der intermetallischen Phase (Diffusion am Bauteilanschluss) zwischen dem Kupfer aus dem Inneren des Bauteilpins in das Zinn der Pinoberfläche deutlich minimiert. Ebenfalls findet auch eine starke Verringerung der Alterungsprozesse im Inneren des Bauteils (Diffusion auf Chipebene) statt.

Die Korrosions- und Oxidationsbildung wird mit gezielter Absorption von Feuchte, Sauerstoff und materialabhängigen Schadstoffen nahezu vollständig und äußerst langfristig gestoppt. Auch die Gefahren von Whiskerbildungen (winzige, aus dem Material herauswachsende Nadeln, die zu Kurzschlüssen auf Leiterplatten oder einzelnen Bauelementen führen können) und Zinnpest werden beherrscht. Zusätzlich schützen mehrere Schichten von verschiedenen bei HTV entwickelten speziellen Funktionsfolien, indem sie das Eindringen von Fremdstoffen verhindern und Absorber-Eigenschaften für die unterschiedlichsten Schadstoffe besitzen.

Vergleich der Lagerverfahren. HTV

Als komplexe Kombination unterschiedlichster Methoden vermeidet oder verringert TAB nahezu alle relevanten Alterungsfaktoren. Zyklische Warenbewertung und Abgleich mit den Ergebnissen aus vorhergehenden Bewertungen sowie die stetige Optimierung der Lagerungsparameter bieten den Kunden höchste Qualität und Transparenz während des gesamten Einlagerungsprozesses. Die Lagerung in Hochsicherheitsgebäuden, die sich durch massive, einbruchsichere Stahlbetonbauten, besondere brandverhindernde Atmosphäre und aufwändige Alarm- und Kamera- Überwachungssysteme auszeichnen, sorgt neben optimierten Lagerungsbedingungen auch für den Schutz vor Diebstahl und Naturkatastrophen.

Alterungsprozesse reduzieren oder verhindern

Mithilfe von TAB können im Gegensatz zur herkömmlichen Lagerung in Stickstoff Dry-Packs oder Korrosionsschutz-Folien alle relevanten Alterungsprozesse elektronischer Komponenten stark reduziert oder sogar verhindert werden, was die Verarbeitbarkeit und Funktionalität der Bauteile und Baugruppen bis zu 50 Jahre erlaubt. Durch eine Einlagerung mit TAB ist es damit möglich, die durch die mangelnde Ersatzteilverfügbarkeit entstehende Versorgungslücke proaktiv zu schließen. Abkündigungen von Ersatzteilen verlieren ihre Brisanz und immense Kosten können eingespart werden.

(hw)