关于保质期的实用信息

作者: Digi-Key 工程师 Kaleb Kohlhase

电子元件的保质期一直都很复杂。在使用不同材料时,“可焊性”是人们极为关注的因素,而保质期在规格书中则更为常见。但如今,你很难在规格书中找到这些信息了(这取决于厂商,但从我们收到的关于保质期的问题数量来看,这些信息在大多数厂商规格书中都非常少见)。

为什么以前更加普遍?

在20世纪80年代以前,零件并无更新的材料可选用,这就造成了可焊性问题。但后来,人们发现不同的材料可用于减少腐蚀或“晶须”(由于未对元件的锡触点采取保护措施而导致):https://nepp.nasa.gov/whisker/(该网页中所列的政府性文件介绍了老旧电子零件上的常见情况)。晶须会引起一系列元件问题,如短路或焊接问题。

在延长保质期方面采取了哪些措施?

锡确实是一种常见材料,但化学和/或材料工程师发现了其他合金和材料可用于缓解在其身上发生的这种氧化问题。某些元件的保质期可能是无限的,因为它们极有可能超出人类的平均寿命范围,通常这些元件只有在它们看起来“已被用完”或在使用时所表现的功能不再符合规范时才会被替换。

平均保质期是否存在普遍共识?

实际上,大多数元件都具有通用的“经验法则”。一直以来,平均保质期为自购买日期起两年。但随着技术的进步,与两年门槛相比,许多元件在购买四年后的表现仍然良好。德州仪器(Texas Instruments)关于这一方面的研究表明,标准防潮层储存可以提供长达32个月的保护期。“长期”储存有效期可达5年;然而,他们发现,与最近制造的产品相比,储存2-17年的产品在MSL性能或可焊性方面没有受到影响。以下是该研究的链接:https://www.ti.com/lit/wp/slva304/slva304.pdf

日期代码和保质期有关系吗?

日期代码是元件制造时间的可跟踪性信息。客户倾向于认为,较新产品有更大的改进潜力。他们还认为,新产品不太容易受到运输和处理方面问题的影响。最后一个似乎很普遍的观点是,较旧的零件更有可能出现所有权转移的问题,并可能会失去对原始厂商的不间断可追溯性。这种情况不仅与保质期有关,更多的是关于产品是否已经停产。

哪些元件受影响最大?

晶体管、LED、电阻、电容等分立零件和其他类似零件容易因腐蚀和“晶须”而老化,但并不像集成电路那样容易老化。分立零件的保质期较长。集成电路则更容易受晶须和腐蚀的影响。有些特定元件必须要说明保质期:导热垫、某些胶粘剂、电池、某些化学品。电子学界中任何具有化学性质的元件都会随着时间的推移而发生质量上的退化(通常比普通元件退化得更快)。下面是其他一些相关的帖子。

  1. 陶瓷电容老化:有些片式电容(尤其是电容量为1µF或以上的片式电容)确实会经历老化,可能导致收到时或存储后的电容值超出容差,但仍完全可行。
  2. Bourns电阻的保质期:一些电阻厂商确实在规格书中标明了保质期。通常建议对存放两年及以上的产品进行样品可焊性测试。

如果元件被腐蚀或产生晶须,该怎么办?

建议使用电子清洁剂进行清洁,或者用常规打印纸在引线上进行摩擦,以去除腐蚀层。以下YouTube视频很好地说明了这一情况:

大多数元件(如IC和分立产品)都可以在焊接前清洁(但大多数开关不能清洁,除非具有适当的IP额定值)。

我该如何防止这种情况?

规格书中通常会提到建议的存储温度。无论MSL如何,最好将大部分元件存储在低湿度环境中。空气中的水分越多,腐蚀就越严重。锡须与制造工艺和材料密不可分,但也可以进行清洁(有关锡须的更多详细信息,请参阅NASA的这篇文章: https://nepp.nasa.gov/whisker/background/#:~:text=Residual%20stresses%20within%20the%20tin,the%20plating%20chemistry%20and%20process.&text=Externally%20Applied%20Compressive%20Stresses%20such,produce%20regions%20of%20whisker%20growth。)如要存储PCB,建议采用真空密封方式。甚至可以为元件和PCB使用干燥剂,以减少水分。最好在建议的两到四年期限前焊接元件。最后需要注意的是,在焊接前检查产品的端子是否出现退化。

英文原文链接:Useful Information on Shelf Life