Solutions de stockage à long terme pour les applications à long cycle de vie
Nous soutenons les secteurs essentiels – Rochester Electronics. Dans le secteur actuel des semi-conducteurs, où les capacités sont limitées, de nombreux fabricants de composants d’origine s’orientent vers des cycles de vie des produits plus courts. Néanmoins, de nombreux secteurs exigent que les équipements essentiels soient opérationnels pendant des décennies. Par conséquent, un approvisionnement continu en composants est essentiel pour prendre en charge ces applications tout au long de leur cycle de vie.
Une solution courante consiste à stocker les composants semi-conducteurs pendant de longues périodes après la fin de la production. Depuis 1981, Rochester Electronics a réussi à stocker des composants pendant des périodes très longues afin de pallier les ruptures de la chaîne d’approvisionnement pour des applications à longue durée de vie.
Lorsqu’on recourt au stockage à long terme des composants, il est primordial que les utilisateurs finaux aient la certitude que les composants correctement stockés seront fiables sur le terrain. Pour cette raison, les équipes de Qualité et fiabilité de Rochester ont étudié les effets du stockage à long terme sur l’intégrité mécanique et les performances électriques.
Plusieurs documents publiés par Texas Instruments ont étudié la fiabilité des composants après un stockage à long terme. Alors que le document initial soulignait que les produits semi-conducteurs correctement stockés dans un environnement contrôlé avaient une durée de vie supérieure à 15 ans, un article ultérieur de Texas Instruments a constaté qu’aucun mécanisme de défaillance n’avait été trouvé sur les composants stockés pendant une période allant jusqu’à 21 ans. Il convient de noter que ces études sont basées sur des composants qui ont été stockés dans des environnements contrôlés.
Les études de Rochester ont utilisé un échantillon aléatoire de composants qui ont été stockés dans divers environnements pendant une période allant jusqu’à 17 ans. Une sélection de 8 produits différents a été évaluée, composée de 3 types de finition de plomb distincts provenant d’un total de 5 fournisseurs différents. Par ailleurs, l’analyse comprenait un processus de fabrication de montage de cartes et de refusion de pâte à souder conforme aux normes du secteur. Une entreprise de fabrication électronique tierce indépendante, expérimentée dans l’assemblage de PCB, a réalisé le processus d’assemblage. Cette entreprise d’assemblage sous contrat est totalement certifiée ISO-9001 et possède plus de 17 ans d’expérience dans le secteur.
Les équipes de Qualité et Fiabilité de Rochester ont effectué des analyses de l’intégrité interne des boîtiers, de la qualité des joints de soudure entre les composants et les PCB, et des résultats des tests électriques, afin de vérifier que les composants semi-conducteurs ne se dégradent pas après un stockage à long terme. Les méthodes d’analyse comprennent l’imagerie radiographique, le laser, la décapsulation à l’acide, la coupe transversale, la microscopie électronique à balayage (MEB) et les tests électriques fonctionnels et de synchronisation.
Un échantillon aléatoire a été réalisé en sélectionnant trois boîtiers de types différents avec des codes de date variables parmi les composants disponibles pour les tests. Les trois types de boîtiers étaient un boîtier en plastique avec broches en J (PLCC) à 28 broches, un contour de boîtier fin et petit (TSSOP) à 14 broches et un contour de boîtier très fin et petit sans plomb (VSON) à 8 pastilles.
Une décapsulation au laser a été effectuée sur les composants sélectionnés pour exposer la die et examiner les défauts. Aucune corrosion, cratérisation ou fissure de la plage de soudure n’a été constatée. L’entreprise Rochester s’est associée à des experts du secteur pour la conception, la fabrication et l’utilisation de cartes de circuits imprimés pour le montage de divers composants à montage en surface de différents types de boîtiers et de codes de date. Tous les composants ont réussi l’étape de refusion chez l’assembleur de PCB indépendant. Rochester a vérifié ces résultats par le biais d’une inspection optique et radiographique des joints de soudure, de coupes transversales sur la longueur des broches soudées et de l’imagerie MEB des joints de soudure en coupe transversale.
Cinquante-sept composants de montage en surface en plastique de 12 contours différents, intégrés au boîtier dès 2006, ont été montés sur les deux côtés de chaque PCB. Toutes les pastilles ont été inspectées et aucune défaillance n’a été constatée, ce qui confirme la réussite de l’assemblage de la PCB.
Afin de mieux comprendre les filets de soudure qui seraient autrement masqués, des assemblages de PCB ont été imagés par radiographie en vue oblique. L’imagerie du boîtier VSON n’a pas fourni de détails supplémentaires en raison de l’échelle de longueur et de la densité de la couverture de soudure.
De plus, des images MEB ont été capturées après la coupe transversale des broches, révélant le profil précis et la structure interne des filets de soudure. Les structures internes des filets de soudure se sont avérées robustes, correspondant aux inspections externes et validant davantage la réussite de l’assemblage de la PCB.
Les mêmes techniques d’imagerie ont également été utilisées pour valider l’intégrité des matériaux encapsulés et inspecter les caractéristiques internes du composant pour détecter les défauts. Aucun défaut n’a été détecté.
Tous les composants ont été décapsulés au laser et finis par une courte gravure à l’acide. Aucun dommage compatible avec les contraintes environnementales ou les mécanismes proposés de dégradation après un stockage à long terme n’a été observé. Tous les composants se sont révélés exempts de fissures, de délamination et de défauts liés à la soudure par fils.
Trois produits de deux codes de date différents ont été testés selon les exigences de leurs fiches techniques respectives. Les composants testés englobent une période de près de 15 ans. Les vingt composants 9513APC, les vingt-cinq composants 27S21PC et les cinquante composants UC3835N de chaque code de date ont été testés. Tous les composants ont respecté les limites des spécifications de leurs fiches techniques respectives et n’ont présenté aucun changement significatif ou consistant dans la distribution des données entre les codes de date.
Les données présentées indiquent que les composants conservent leur intégrité interne et externe, y compris une soudure robuste des cartes de circuits imprimés, au-delà d’une décennie de stockage. Les composants ne présentaient aucun signe de corrosion, de fissure ou de délamination. Les composants testés ont passé tous les tests fonctionnels et de synchronisation applicables.
Les recherches approfondies de Rochester ont montré que le stockage à long terme n’entraîne pas nécessairement une dégradation du produit. En effet, les composants peuvent encore être assemblés de manière fonctionnelle et restent électriquement viables pendant de nombreuses années. Le stockage constitue une solution viable pour les applications à long cycle de vie.
Livre blanc de Rochester Electronics : “Effects of Long-Term Storage on Mechanical Integrity and Electrical Performance” (« Les effets du stockage à long terme sur l’intégrité mécanique et la performance électrique »)
Livre blanc de Rochester Electronics : “The Effects of Long-Term Storage on Solderability of Semiconductor Components” (« Les effets du stockage à long terme sur la soudabilité des composants semi-conducteurs »)
En savoir plus : www.rocelec.fr
CE PUBLI-RÉDACTIONNEL A ÉTÉ RÉDIGÉ PAR ROCHESTER ELECTRONICS
