© HTV Halbleiter Test Vertriebs GmbH
Komponenten | 19 Februar 2021
Langzeitlagerung als Herausforderung im Rahmen eines strategischen Obsoleszenzmangements
Die aktuellen weltweiten Krisen führen auch auf dem Halbleitermarkt zu immer mehr Verwerfungen. Halbleiterhersteller konsolidieren ihre Produktlinien oder fusionieren zu immer größeren Konzernen.
Eine stark steigende Anzahl der im Portfolio vorhandenen Komponenten wird daher oft kurzfristig abgekündigt und ist nicht mehr am Markt verfügbar. Dies ist in der Industrie insbesondere für Hersteller von langlebigen oder zertifizierten Produkten ein riesiges, auch existenzielles Problem.
Im Rahmen eines strategischen Obsoleszenzmanagements ist es daher besonders wichtig, mittels geeigneter Tools oder durch Inanspruchnahme entsprechender Recherche-Dienstleistungen eine regelmäßige Überwachung der Produktstücklisten durchzuführen. Dadurch verschafft man sich Handlungsspielraum für ein Redesign der Baugruppe oder für einen Life-Time-Buy, d.h. der Beschaffung von Bauteilen für die Restzeit, die ein Produkt am Markt verkauft werden soll. Eine Kombination der bei HTV verwendeten unterschiedlichen Datenbanken, ermöglicht dem Auftraggeber einen breiten und belastbaren Überblick über die Verfügbarkeitssituation und zeigt Alternativen auf.
Infokasten: Extrem wichtig für eine strategische Obsoleszenzplanung ist eine detaillierte Stücklistenanalyse, da oftmals mehrere Bauteile auf einer Baugruppe ein nicht zu vernachlässigendes Obsoleszenzrisiko haben!
Da ein Redesign der Elektronikbaugruppen sehroft aufgrund des damit verbundenen Aufwandes und der dann möglicherweise fälligen Neuzulassungen wie z.B. im Bereich der Medizintechnik nicht in Frage kommt, ist die Resteindeckung mit den abgekündigten Bauteilen und die anschließende Einlagerung das Mittel der Wahl.
Doch die Einlagerung von LTB-Teilen birgt nicht zu unterschätzende Risiken, da nur ein qualifiziertes, speziell auf die Komponente zugeschnittenes Lagerungskonzept die Funktionalität und Verarbeitbarkeit nach einer Lagerungszeit von mehreren Jahren oder Jahrzehnten sicherstellt.
Risiken bei der Langzeitlagerung elektronischer Komponenten
Zur Beurteilung der Risiken für die Langzeitlagerung muss zunächst im Vorfeld der aktuelle Gesamtzustand der zu lagernden Komponenten erfasst werden. Dabei ist zu ermitteln, ob die Bauteile mechanisch und elektrisch einwandfrei sind und welche Risiken während der Lagerung zu erwarten sind, bzw. ob die Komponenten überhaupt für eine Lagerung geeignet sind.
Verschiedenste Alterungsprozesse können bereits bei normaler Lagerung aber auch unter Stickstoffatmosphäre (Stickstoff-Dry-Pack) innerhalb von zwei Jahren die Funktionalität (z. B. durch Daten- und Kapazitätsverluste, Leckströme) und Verarbeitbarkeit (z.B. im Löt-oder Crimp-Prozess) elektronischer Komponenten maßgeblich beeinträchtigen.
Wesentliche Alterungsprozesse sind:
Abbildung1: Bei der Lagerung nach TAB ist nahezu kein intermetallisches Phasenwachstum (Diffusionsprozess) feststellbar
Die relevanten Alterungsprozesse, wie z.B. die Diffusions- oder auch Korrosionsprozesse durch ausgasende Schadstoffe, werden hierbei in keiner Weise reduziert!
Reduzierung der relevanten Alterungsprozesse durch das Langzeitkonservierungsverfahren TAB
Zur Lösung der Problematik, dass Bauteile während der Lagerung auf vielfache Weise altern, hat die Firma HTV Halbleiter-Test & Vertriebs-GmbH aus Bensheim mit TAB (Thermisch-Absorptive-Begasung) ein Verfahren entwickelt, um die Langzeitverfügbarkeit elektronischer Komponenten mit der erforderlichen Qualität sicherzustellen.
Als komplexe Kombination unterschiedlichster Methoden vermeidet bzw. verringert dieses einzigartige Verfahren im Gegensatz zur herkömmlichen Lagerung in Stickstoff Dry-Packs oder Korrosionsschutz-Folien nahezu alle relevanten Alterungsfaktoren elektronischer Komponenten.
TAB ermöglicht es, elektronische Komponenten wie z. B. Bauteile, Baugruppen, Displays sowie Wafer und DIEs bei vollem Erhalt der Verarbeitbarkeit und Funktionalität für bis zu 50 Jahre einzulagern.
Die drastische Reduktion der Alterung wird dabei im Wesentlichen durch 3 Faktoren erreicht:
Abbildung2: Vergleich der Lagerverfahren
Fazit
Mithilfe von TAB können die Risiken bei der Einlagerung elektronischer Komponenten beherrscht werden, indem, im Gegensatz zur herkömmlichen Lagerung in Stickstoff Dry-Packs oder Korrosionsschutz-Folien, alle relevanten Alterungsprozesse elektronischer Komponenten extrem reduziert oder sogar verhindert werden.
Elektronische Komponenten wie z. B. Bauteile, Baugruppen, Displays oder ganze Geräte können so bei vollem Erhalt der Verarbeitbarkeit und Funktionalität für bis zu 50 Jahre eingelagert werden.
Mittels professioneller Stücklistenanalysen werden dabei im Vorfeld die entscheidenden Obsoleszenzkandidaten ermittelt! Abkündigungen von Komponenten verlieren damit ihre Brisanz und Produktlebenszyklen können signifikant verlängert werden.
Autor: Dipl. Ing. (TU) Holger Krumme, Managing-Director – Technical Operations, © HTV Halbleiter Test & Vertriebs-GmbH[ib][/ib]
- Diffusionsprozesse (Anschlüsse und Halbleiterchip)
- Alterung durch Feuchte und Sauerstoff (Korrosion und Oxidation)
- Alterung durch Schadstoffe
- Whiskerbildung
- Zinnpest
- Delamination
- Versprödung

- Zunächst wird durch gezielte individuelle Temperaturreduktion die Schwelle der Aktivierungsenergie drastisch erhöht. Chemische Reaktionen laufen dementsprechend gar nicht oder nur sehr langsam ab. Dadurch werden viele der inneren (auf dem Halbleiterchip) und äußeren Alterungsprozesse nahezu gestoppt, wie es z.B. am Wachstum der intermetallischen Phase (Diffusion am Bauteilanschluss) zwischen dem Kupfer aus dem Inneren des Bauteilpins in das Zinn der Pinoberfläche deutlich gezeigt werden kann. Die jahrzehntelange Forschung und abgestimmte Verfahren ermöglichen es dabei, kritische Nebeneffekte, wie z. B. die Zinnpest, auszuschließen. Die Lagerung insbesondere bei tiefen Temperaturen erfordert eine genaue Kenntnis der Umwandlungsprozesse, um durch geeignete Einstellung der Lagerungsparameter und zugehörige Überwachungsstrategien eine Umwandlung zu verhindern.
- Der zweite wesentliche Faktor ist ein von HTV entwickeltes System aus speziellen Funktionsfolien und individuell zusammengestellten komponentenspezifischen Absorptionsmaterialien. Dieses bewirkt die Absorption organischer und anorganischer Schadstoffe, die aus den elektronischen Komponenten ausgasen oder von außen in die Verpackungen diffundieren.
- Der dritte Faktor ist ein spezieller konservierender Gascocktail, welcher die zu lagernden Komponenten umspült und Korrosionsprozessen entgegenwirkt. Zudem werden Feuchtigkeit, Sauerstoff und Gaszusammensetzung kontrolliert und auf das Produkt angepasst eingestellt, so dass eine Alterung bestmöglich reduziert ist.

Autor: Dipl. Ing. (TU) Holger Krumme, Managing-Director – Technical Operations, © HTV Halbleiter Test & Vertriebs-GmbH[ib][/ib]
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