Nützliche Informationen zur Lagerfähigkeit
Kaleb_Kohlhase DigiKey Employee
Jun '20
Die Lagerfähigkeit war schon immer kompliziert, wenn es um elektronische Komponenten geht. Früher, als noch andere Materialien verwendet wurden, war die “Lötbarkeit” ein großes Anliegen und die Lagerfähigkeit wurde häufiger auf Datenblättern angegeben. In der heutigen Zeit sieht man diese Information jedoch kaum noch in Datenblättern (das hängt vom Hersteller ab, ist aber bei den meisten Herstellern weit weniger üblich, wenn man die Anzahl der Fragen betrachtet, die wir zur Haltbarkeit bekommen).
Warum war es früher üblicher?
Vor den 1980er Jahren gab es bei den Bauteilen keine neueren Materialien, was zu Lötbarkeitsproblemen führte. Es wurden verschiedene Materialien entdeckt, um Korrosion oder “Whiskering” aufgrund von Bauteilen mit ungeschützten Zinnkontakten zu reduzieren: NASA Goddard Tin Whisker Homepage (hier gibt es eine gute behördliche Dokumentation darüber, was früher bei älteren elektronischen Bauteilen üblich war). Whiskering kann eine Vielzahl von Problemen in Bauteilen verursachen, wie Kurzschlüsse oder Probleme beim Löten.
Was wurde getan, um die Lagerfähigkeit zu erhöhen?
Wir sehen zwar verbleites und/oder unverbleites Zinn immernoch als gängiges Material, aber Chemie- und/oder Materialingenieure haben andere Legierungen und Materialien gefunden, um dieses Problem zu reduzieren. Einige Komponenten können eine unbegrenzte Haltbarkeit haben, da sie höchstwahrscheinlich die durchschnittliche menschliche Lebensspanne übersteigen. Typischerweise werden diese Komponenten erst dann ersetzt, wenn sie “verbraucht” aussehen oder das aktuelle Verhalten bei der Verwendung nicht mehr den Spezifikationen entspricht.
Gibt es einen allgemeinen Konsens über die durchschnittliche Haltbarkeit?
Es gibt tatsächlich eine allgemeine “Faustregel” für die meisten Komponenten. Lange Zeit lag die durchschnittliche Zeit bei zwei Jahren ab dem Kauf. Seit es jedoch Fortschritte gibt, verhalten sich viele Komponenten nach vier Jahren genauso gut wie nach zwei Jahren. Texas Instruments (www.ti.com) hat hierzu eine Studie durchgeführt und kam zu dem Schluß, daß eine standardmäßige Lagerung mit Feuchtigkeitsbarriere bis zu zweiunddreißig Monate, also fast drei Jahre schützt. “Long Term”-Lagerung könnte bis zu fünf Jahre gelten, jedoch fanden sie keinen Einfluß auf die MSL-Leistung oder die Lötbarkeit bei Produkten, die zwei bis siebzehn Jahre gelagert wurden, im Vergleich zu Produkten, die erst kürzlich hergestellt wurden. Hier ist ein Link zu der Studie: https://www.ti.com/lit/wp/slva304/slva304.pdf
Ist der Date-Code an die Haltbarkeit gebunden?
Der Date-Code ist eine Information zur Rückverfolgbarkeit, die angibt, wann eine Komponente hergestellt wurde. Kunden neigen dazu, zu glauben, daß ein neueres Produkt mehr Verbesserungspotenzial hat. Sie glauben auch, daß ein neues Produkt weniger anfällig für Probleme bei Transport und Handhabung ist. Eine letzte Annahme, die weit verbreitet zu sein scheint, ist die, daß ein älteres Bauteil potenziell mehr Eigentumsübertragungen erlebt und möglicherweise die ununterbrochene Rückverfolgbarkeit zum ursprünglichen Hersteller verliert. In diesem Fall geht es weniger um die Haltbarkeit als vielmehr darum, ob ein Produkt obsolet wird.
Welche Komponenten sind am Meisten betroffen?
Diskrete Bauteile wie Transistoren, LEDs, Widerstände, Kondensatoren und andere ähnliche Teile sind anfällig für Alterung durch Korrosion und “Whiskering”, aber nicht so sehr wie integrierte Schaltungen. Diskrete Teile haben eine sehr lange Haltbarkeit. Integrierte Schaltkreise sind viel anfälliger für Whiskering und Korrosion. Es gibt bestimmte Komponenten, bei denen die Haltbarkeit angegeben werden muß: Wärmeleitpads, bestimmte Klebstoffe, Batterien, bestimmte Chemikalien. Alles, was in der Welt der Elektronik chemischer Natur ist, wird mit der Zeit an Qualität verlieren (normalerweise schneller als eine typische elektronische Komponente). Hier sind einige andere verwandte Beiträge.
- Alterung von Keramikkondensatoren: Einige Chip-Kondensatoren, insbesondere solche mit 1µF oder mehr, unterliegen einer Alterung, die dazu führen kann, daß der Kapazitätswert bei Erhalt oder nach der Lagerung außerhalb der Toleranz liegt, aber sie sind immer noch vollkommen funktionsfähig.
- Lagerbeständigkeit von Bourns-Widerständen: Einige Widerstandshersteller geben in ihren Datenblättern die Lagerfähigkeit an. Es wird im Allgemeinen empfohlen, eine Probe der Lötbarkeit an einem Produkt durchzuführen, das mindestens zwei Jahre gelagert wurde.
Was sollte ich tun, wenn Bauteile korrodiert sind oder Whisker haben?
Der Vorschlag ist, zu versuchen, etwas Elektronikreiniger auf diesen Bauteilen zu verwenden oder sogar normales Druckerpapier an den Leitungen zu reiben, um die Korrosionsschicht zu entfernen. Hier ist ein gutes YouTube-Video, das dies zeigt:
Verwendung alter SMT-Bauteile (Surface-Mount Technology = Oberflächenmontierte Technologie)
Die meisten Komponenten wie ICs (Integrierte Schaltungen) und diskrete Produkte können vor dem Löten gewaschen werden (die meisten Schalter können das nicht, es sei denn, sie haben eine entsprechende IP-Bewertung: Ingress Protection = Schutz gegen Eindringen von Wasser und Schmutz).
Wie verhindere ich dies?
Es gibt empfohlene Lagertemperaturen, die normalerweise in den Datenblättern angegeben sind. Es ist immer eine gute Idee, die meisten elektronischen Bauteile in einer Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit zu lagern, unabhängig vom MSL. Je mehr Wasser in der Luft vorhanden ist, desto mehr Korrosion kann auftreten. Zinnwhisker sind an den Herstellungsprozeß und das Material gebunden, können aber gereinigt werden (siehe diesen NASA-Artikel für ausführlichere Informationen über Zinnwhisker: Basic Info on Tin Whiskers) Wenn Sie Leiterplatten lagern, wird eine Vakuumversiegelung empfohlen. Sie können auch zusätzliche Trockenmittel verwenden. Im besten Fall sollten Sie das Bauteil vor Ablauf der empfohlenen zwei bis vier Jahren Verlöten. Als letzten Hinweis sollten Sie Ihr Produkt vor dem Löten auf Beschädigungen an den Anschlüssen überprüfen.