Verstoß gegen vorgegebenen Lager-Temperaturbereich bei IC's

OP #4307270
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Huhu alle zusammen,

mich interessiert es, was eigentlich die Folgen des Verstoßes gegen die 
von Hersteller vorgeschriebenen Lager-Temperaturbereiches sein können.

es ist natürlich schlecht vorstellbar das man die Bauteile bei z.B. 
-100°C lagern wird, aber die Frage, wie die Hersteller auf die Werte 
(z.B. Militärischer Temperaturbereich [-55°C...+125°C] oder 
Automobil-Temperaturbereich [-40°C...+125°C]) kommen und was genau mit 
den Bauteilen passieren kann wenn man diese nicht einhält, interessiert 
mich sehr.

Würde mich über eine Aufklärung sehr freuen :)

MfG alex020791
Gast #4307276
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a) Materialien dehnen sich unterschiedlich aus (Gehäuse vs Chip vs 
Bonddrähte...)
b) Ab gewissen Temperaturen fangen die Atome an zu wandern 
'durchlegieren'
c) Das Gehäuseplastik ist nicht unendlich thermisch belastbar
#4307332
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Alexander D. schrieb:
> Danke für die Antworten. :) noch mehr Versionen ???
>
> Dieses Wissen interessiert meinen Teamleiter und ich soll für ihn diese
> Informationen besorgen. :)

Das sollte von deinem Teamleiter heißen, dass du dich darüber schlau 
machen sollst, -> Fachliteratur, Google, ...
und nicht einfach in einem Forum nachfragen und andere die Aufgabe 
machen lassen!
#4307368
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@ Alexander D. (alex020791)

Normale ICs wie Logik-ICs, uCs, Analogkram etc. kriegt man bei Lagerung 
auch mit Extremtemperaturen jenseits der Spezifikation kaum kaputt. Man 
bedenke, dass beim Reflowlöten alle Bauteile auf 230-270°C erhitzt 
werden, wenn gleich nur für ein paar Dutzend Sekunden. Die meisten ICs 
dürften auch 200°C dauerhaft aushalten. Nach unten muss man sich schon 
anstrengen und die wenigsten wohnen in Sibirien. Bestenfalls mit 
flüssigem Stickstoff etc. geht es da deutlich unter -55°C.

Anders sieht es bei Sensoren, LCDs und ähnlichem aus, die kriegt man 
schon eher kaputt, auch mit Kälte. Viele LCDs sind auch bei Lagerung nur 
bis -20°C spezifiziert.
Gast #4307377
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Alexander D. schrieb:
> aber die Frage, wie die Hersteller auf die Werte
> (z.B. Militärischer Temperaturbereich [-55°C...+125°C] oder
> Automobil-Temperaturbereich [-40°C...+125°C]) kommen

Di haben ihre IC bemustert, im Klimaschrank entsprechend T-Bereich 
gestresst und danach ausgemessen. wenn keine Schäden nachweissbar sind 
dann ist diee lager-temp. unbedenklich. Kann man sich analog des 
nachweises ob eine bestimmte Dosis gesundheitlich unbedenklich ist 
vorstellen: Wenn's unter klinischen Bedingen überlebt wird, dann ist die 
Dosis unbedenklich. Was bei höheren Dosen passiert weiss man nicht und 
will es auch nicht wissen.

> und was genau mit
> den Bauteilen passieren kann wenn man diese nicht einhält

Das weiss keiner, siehe oben.

MfG,
Gast #4307385
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Alexander D. schrieb:
> aber die Frage, wie die Hersteller auf die Werte
> (z.B. Militärischer Temperaturbereich [-55°C...+125°C] oder
> Automobil-Temperaturbereich [-40°C...+125°C]) kommen

sinnvolle (bei MIL hoffentlich nie eintretende) Praxisanforderungen.

> und was genau mit
> den Bauteilen passieren kann wenn man diese nicht einhält, interessiert
> mich sehr.

So herum ist es undefiniert. Die Hersteller garantieren das bei 
einhalten der Lagertemperaturen die Bauteile ihre Spezifikationen 
einhalten.

Danach kann alles mögliche passieren.
#4307402
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So lange man nicht das IC aus 40 °C in Trockeneis eintaucht, oder bei 
-60 °C hochbelastet, kann es solche Lagertemps ab, die sind aber nicht 
die Regel, und die Angaben in den Maximum Ratings sind eigentlich nur ne 
Garantie, dass die Schaltkreise einigermassen so arbeiten, wie in den 
specs angegeben. Aber hier geht es ja um Lagertemps.

Man kann da auch über die Toleranzen gehen, aber ein schneller 
Tempwechsel kann da schon mal fatal sein, eben ob der Bonddrähte, welche 
aber auch sehr tolerant sind.

-100 °C kommen in Lagerhaltung eher nicht vor.

Im KFZ-Betrieb mit normalerweise höchstens -30 °C bis höchstens +70 °C 
sollten die einigermassen klarkommen, wenn die Chips nicht nennenswert 
belastet werden.

Ist ein µP mit zeitkritischer Programmierung am Werk, welcher mit einem 
Quarz getaktet wird, dann kann es schon kritisch werden, betrifft aber 
wieder nicht die Lagertemperatur.
OP #4307444
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Stefan S. schrieb:
> Alexander D. schrieb:
>> Danke für die Antworten. :) noch mehr Versionen ???
>>
>> Dieses Wissen interessiert meinen Teamleiter und ich soll für ihn diese
>> Informationen besorgen. :)
>
> Das sollte von deinem Teamleiter heißen, dass du dich darüber schlau
> machen sollst, -> Fachliteratur, Google, ...
> und nicht einfach in einem Forum nachfragen und andere die Aufgabe
> machen lassen!

Ich habe mich mit diesen Themengebiet lang genug beschäftigt und wie du 
sagst in google (auch auf russisch) und bei ein paar hersteller 
telefonisch nachgefragt, leider habe ich nicht viel daraus gewinnen 
können, es konnte mir niemand genau erklären wie man auf diese 
Temperaturbereiche kommt und die Folgen sowieso nicht...

Die Vorstellungen, dass es mit der Ausdehnung verschiedener Matrialien 
zu tun hat habe ich auch gelesen.

Allerdings habe ich auch gelesen das man verschiedene 
IC's/Halbleiterbauteile in flüssigen Stickstoff (ca. -200°C) wirft und 
die Funktionen denoch erhalten bleiben.

Durch die Erwärmung (Beispiel von Falk, danke Falk) wo die Temperatur 
deutlich über den Vorgeschriebenen bereich kommt, geferdet die Bauteile 
auch nicht (oder vielleicht nur selten).

diese beiden Beispiele (Argumente) Irretieren mich.

Das war der Grund warum ich mich an euch gewendet habe. Will mich nicht 
streiten aber solche Vorwürfe kannst du dir echt sparen! .... an alle 
anderen, danke und wenn ihr mehr wisst würde ich mich weiterhin freuen 
:)
Gast #4307455
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Alexander D. schrieb:
> Ich habe mich mit diesen Themengebiet lang genug beschäftigt und wie du
> sagst in google (auch auf russisch) und bei ein paar hersteller

> es konnte mir niemand genau erklären wie man auf diese
> Temperaturbereiche kommt und die Folgen sowieso nicht...

Das ist Dir doch schon mehrmals erklärt worden, die Folgen kennt keiner, 
weil man es nicht getestet hat und nicht testen will.
Halt wie bei der Geschwindigkeitsbegrenzung vor engen Kurven, bei der 
angegeben Geschwindigkeit stehen die Chancen gut durch die Kurve zu 
kommen, wers schneller faährt kann es ja nach Fähigkeit von Fahrer und 
Fahrzeug auch schaffen, muss aber nicht. Will man unbedingt schneller 
fahren, muss man die Kurve anders bauen.

Das wahrscheinlich nicht die Antwort die dein Chef hören will, aber eine 
andere gibt es nicht.

Gruß,
Gast #4307545
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Was besinders kritisch ist ist die Feuchtigkeit. Wird ein Bauteil bei 
hoher Luftfeuchtigkeit gelagert, so saugt das Plastik Wasser an und beim 
Loeten im Ofen platzt der Chip dann.

Bei hohen Temperaturen steigt die Diffusionsrate (exponentiell), das 
heisst, p dotierungen wandern in n gebiete und umgekehrt. Irgendwann 
kann der Chip nicht mehr so schnell/effizient wie gewuenscht arbeiten.

Abgesehen davon gibt es natuerlich noch thermischen Stress, Bonddraehte 
reissen ab oder so.
#4307550
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Alexander D. schrieb:
> Ich habe mich mit diesen Themengebiet lang genug beschäftigt und wie du
> sagst in google (auch auf russisch) und bei ein paar hersteller
> telefonisch nachgefragt, leider habe ich nicht viel daraus gewinnen
> können, es konnte mir niemand genau erklären wie man auf diese
> Temperaturbereiche kommt und die Folgen sowieso nicht...
Und warum schreibst du das nicht direkt in den Eingangspost, welche Wege 
du bereits gegangen bist, und was für Ergebnisse du gefunden hast?
Dann hätte man sich die ganze Diskussion sparen können.
Gast #4308036
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Frag mal einen Chemiker Materialwissenschaftler, der wird dir den 
Einfluß von Temperatur auf die Reaktioksgeschwindigkeit erklären.

Bei tiefen Temperaturen spielt Sprödigkeit eine Rolle, es sind schon 
einige Schiffe die im Eismeer unterwegs waren regelrecht zerbrochen:

https://en.wikipedia.org/wiki/SS_John_P._Gaines

Und wie Wassereiskristalle Material aufbröseln sollte Dir auch bekannt 
sein.

Unter den Stichwort "Environmental Stress Screening" findet sich auch 
einiges wie man aus Temperaturzyklen Ausfallraten bestimmt:

https://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_stress_screening

Im Militärbereich gibt es einige standartisierte Tests und 
berechnungsverfahren dazu:
http://everyspec.com/MIL-STD/MIL-STD-0100-0299/MIL-STD-202G_2397/

Ich hatte mal Ärger mit IC's vom Broker die Lötfehler aufwiesen, weil 
die Pads rostig waren. Das sah man kaum mit dem bloßen Auge aber gut 
untern Mikroskop.

MfG,

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