Wie lange sind ICs haltbar?

Sven B. schrieb:
> gehen die meisten ICs in keinem absehbaren Zeitrahmen kaputt

Halten die dann Jahre oder Jahrzehnte?

Die Raumsonde Voyager 2 ist seit 1977 im All ,hat dabei etwa 17 
Milliarden Kilometer zurueckgelegtund sendet immer noch Daten.Die 
meisten ihrer Konstrukteure duerften wohl nicht mehr am Leben sein.....

https://voyager.jpl.nasa.gov/news/details.php?article_id=110

Normale ICs bei normaler Temperatur: praktisch ewig, länger als du, denn 
selbst an der Temperaturgrenze sind sie auf über 10 Jahre MTBF ausgelegt 
und alle 10K kälter hält er doppelt so lange.
Hochgetaktete mit hohem Stromfluss trotz mikrofeiner Strukturen bei 
hoher Betriebstemperatur können schon mal auf eine 6 Jahre MTBF 
ausgelegt worden sein, Beispiel Intel Pentium Northwood, er stirbt dann 
meist an Elektromigration, manchmal auch weil die Goldpaddrähte im 
Plastikgehäuse wegen Temperaturwechseln abreissen. Wenn er wegen ESD 
durchschlägt lag aber Misshandlung jenseits der Datenblattgrenzwerte 
vor.
Auch ein Spannungsregler wie LM317 der ständig in overtemo-shutdown 
getrieben wird kann schon mal nach 5 Jahren kaputt sein.

Vielen Dank für eure Antworten. Ich habe immer gedacht, dass solche 
Chips sehr empfindlich wären. Daher auch mein Gedanke mit der 
Haltbarkeit. Ich werde dennoch einen Sockel nehmen, da die Teile nicht 
wirklich die Welt kosten und ich nicht weiß, ob ich vielleicht doch 
etwas beim experimentieren kaputt machen könnte :)

MfG

Aber Elkos sollte man unbedingt sockeln!

;-)

@VR schrieb:
> Meine Frage wäre nun, wie lange solche ICs überhaupt halten?

Das ist eine statistische Frage und daher nicht so einfach zu 
beantworten. Wenn du z.B. 20 ICs auf einer Platine hast und alle 10 
Jahre fällt eines aus, dann dauert es eben 200 Jahre bis das letzte 
ausgefallen ist - anders gesagt, im Durchschnitt haben sie 100 Jahre 
gehalten. Das entspricht den Ausfallmechanismen, die sind eben 
statistischer Natur, ein "Abnutzung" gibt es bei normalem Einsatz nicht.

Route 6. schrieb:
> Aus Sicht der Zuverlässigkeit sind Sockel eher kritische Bauteile.

Das hat man im vorigen Jahrhundert manchmal behauptet, aber ich baue 
elektronische Geräte seit den 70er Jahren und einen Ausfall durch einen 
Sockel hatte ich noch nie. Dabei habe ich durchaus nicht nur 
Präzisionssockel mit gedrehten Kontakten eingesetzt.

Georg

georg schrieb:
> Route 6. schrieb:
>> Aus Sicht der Zuverlässigkeit sind Sockel eher kritische Bauteile.
>
> Das hat man im vorigen Jahrhundert manchmal behauptet, aber ich baue
> elektronische Geräte seit den 70er Jahren und einen Ausfall durch einen
> Sockel hatte ich noch nie. Dabei habe ich durchaus nicht nur
> Präzisionssockel mit gedrehten Kontakten eingesetzt.

https://de.wikipedia.org/wiki/Fehlschluss

Wenn ich per Hand ein IC irgendwo einlöte, und ein Sockel wäre 
vorhenden, und die Erhöhung stört nicht, dann wäre das sträflicher 
Leichtsinn.

Der Mehraufwand ist 0, die Kosten auch (IC ist dann wiederverwendbar), 
das IC wird nicht durch manuelles löten belastet, ein Kreuztest dauert 
Sekunden statt Minuten, verlöten ist unmöglich (falsches IC oder falsch 
herum), und mit 2 weiteren Sockeln kann jeder Pin zu Versuchszwecken 
auch Mal abgeklemmt werden um z.b. den Strom zu messen oder ein Signal 
von außen anzulegen.

Kein Sockel beim entwickeln ist in etwa so blöd wie den uC mit halbem 
Speicher zu nehmen, weil er 3cent günstiger ist und dann printf zur 
debugausgabe in Assembler nachbauen.

Für Experimente mit Sockel, für ewige Zuverlässigkeit besser kein Sockel 
weil mancher Kontakt oxydiert oder ausklappern kann. Bei hoher Frequenz 
wäre auch noch die Laufzeit und Sockelkapazität evtl. zu beachten.

Gerhard O. schrieb:
> Allerdings wäre es interessant zu erleben ob FLASH Speicher mit der Zeit
> vergesslich werden

Sicher, mittlere Haltbarkeit von NAND Flash 2 Jahre, sie funktionieren 
nur deshalb weil ECC Logik noch eine Weile die Bitfehler ausgleicht und 
werden nur als billige Datenspeicher verwendet und SSD.

Gerhard O. schrieb:
> Eine PIC Wetterstation läuft alerdings nun schon seit fast 20 Jahren
> ohne FLASH Ausfälle.

Das ist ja auch NOR Flash, zuverlässig genug für Programmspeicher.

Es gibt aber vereinzelt Erfahrungen mit Leuten deren EPROMS nach 20 
Jahren mal Daten vergessen haben, nach nun inzwischen 40 Jahren Geräten 
mit diese Technologie kommt das auch öfter mal vor.

Gerhard O. schrieb:
> Einige alte Radios mit Germanen drinnen funktionieren auch noch

Einige. Viele sind auch kaputt, gerade Germanium neigte zu Diffusion der 
Dotierungen wodurch die technischen Daten im Laufe der Zeit abwichen, 
i.A. schlechter wurden, und nicht jede Schaltung war frei von 
Bauteiltoleranzen.

@VR schrieb:
> Ich werde dennoch einen Sockel nehmen,

Den Sockel hast Du schon. Was Du brauchst, wäre eine Fassung.
Sobald irgendwo Vibrationen auftreten, würde ich das IC fest einlöten.

@VR schrieb:
> Ich habe immer gedacht, dass solche Chips sehr empfindlich wären.

Sie sind empfindlich bezüglich ESD, also eine schlechte Handhabung beim 
Einbau kann bereits Vorschädigungen zur Folge haben, die vorzeitige 
Ausfälle zur Folge haben.
Außerdem sind sie empfindlich gegen fehlerhafte Beschaltung, wie offene 
Eingänge, Überspannung, zu große Last; also letztlich Verletzung der im 
Datenblatt angegebenen Grenzwerte.
Höhere Temperaturen haben ebenfalls eine Verringerung der Lebensdauer 
zur Folge.

Betrachte doch einfach mal die Ausfallhäufigkeit von Geräten (TV, eine 
ECU im Auto usw.). Da sind sehr viele Komponenten verbaut und oft sind 
es nicht die Halbleiter, wenn so ein Gerät mal ausfällt.

Für dich mit Handlötung nicht relevant aber es gibt auch noch die 
Lagerfähigkeit. Das Plastikgehäuse der IC nimmt mit der Zeit 
Feuchtigkeit auf, schnell wenn nicht mehr in der Originalverpackung aber 
innerhalb ein paar Jahre auch original eingeschweißte IC. Im Reflowofen 
verdampft das Wasser dann schlagartig und sprengt den IC. Falls doch Mal 
solche überlagerten Chips eingesetzt werden müssen wird die Feuchtigkeit 
langsam rausgebacken.

Thomas E. schrieb:
> Bis sie kaputt gehen. Und dann beißt du dir in den Arsch wenn sie nicht
> gesockelt sind. Bei einem Evalboard kann durch Unachtsamkeit immer was
> kaputt gehen. Zuerst sind das immer die Bauteile, die nie kaputt gehen.

Bei einem Evalboard hat der Enwickler so zu arbeiten, dass Kurzschlüsse 
keinen Defekt verursachen können, und gefälligst Maßnahmen gegen ESD zu 
setzen.

Es darf nicht nötig sein, ICs zu tauschen. Das ist nicht zeitgemäß.

Und ja, man kann das so bauen. Es erfordert natürlich etwas Nachdenken.

Gerhard O. schrieb:

> Meine in 1974 gebaute Quarzuhr mit S&H F.. Bezeichnung TTL Bausteinen
> funktioniert auch heute noch einwandfrei. CMOS scheint sehr beständig zu
> sein. Alles was ich mir damals mit CMOS gebaut hatte funktioniert auch
> heute noch sofern es noch vorhanden ist.

Das hängt stark davon ab, ob Deine ICs bereits passivierte Oberflächen 
haben. Bei frühen Chips ist füher oder später die Metallisierungslage 
wegoxidiert. Mitte der '70er ging man dazu über, das Die mit 
Siliziumoxid zu überziehen ("passivieren"). Das hat die Lebensdauer 
signifikant erhöht.

CMOS 4000 und 4000A sind heute Glückssache, 4000B sind unkritisch.

Die Möglichkeit, Fassungen zu verwenden, ist für mich der Hauptgrund, 
warum ich bei selbst gebauten Einzelstücken DIL (DIP) IC's bevorzuge.

Da ist gute Reparierbarkeit wichtiger, als schnelle/billige Produktion.

Stefanus F. schrieb:
> Die Möglichkeit, Sockel zu verwenden, ist für mich der Hauptgrund, warum
> ich bei selbst gebauten Einzelstücken DIL (DIP) IC's bevorzuge.

Immer noch nicht angekommen?
Wer auf Sockel verzichten möchte, muß selber Bonden.

Dann nenne es halt "Fassungen" und akzeptiere, dass Sprache sich 
verändert. Hies siehst du mal, was der Rest der Welt unter IC Sockel 
versteht: https://www.google.de/search?q=ic+sockel

Früher gingen Chips öfters kaputt, deshalb hat man sie gesockelt damit 
man das Gerät leichter reparieren kann. Ausserdem konnte man die Geräte 
durch Austausch der Chips immer an die neueste verschärfte 
Energiesparverordnung anpassen, z.B. TTL -> LS -> HC und so.

Heute müssen die Geräte nicht mehr so lange halten, nur noch die 
Garantiezeit überleben und nicht mehr repariert werden. Und billiger 
müssen sie auch sein als früher. Deshalb sockelt man die Chips heute 
nicht mehr.

MCU Consultant schrieb:

> durch Austausch der Chips immer an die neueste verschärfte
> Energiesparverordnung anpassen, z.B. TTL -> LS -> HC und so.

Jetzt wo Du's sagst -- ich muss meinen Apple II mal wieder an die 
geltenden Umweltgesetze anpassen :-)

Erst wurde die Oberflächenpassivierung erfunden, dann die 
ESD-Schutzstrukturen an den Eingängen. Thermomechanischen Stress bekam 
man mit passenden Gehäusematerialien bzw Hohlräumen über den Bonddrähten 
in den Griff. Und mit SOI-Prozessen (silicon on insulator) traut man 
sich sogar unfallfrei Spannungen jenseits der 70 V auf dem Chip zu.