¿Por qué los circuitos integrados deben hornearse (en el horno) antes de usarse en una placa prototipo?

No lo hacen, típicamente. IPC/JEDEC J-STD-20 proporciona clasificaciones de nivel de sensibilidad a la humedad:

• MSL 6 – Horneado obligatorio antes de usar
• MSL 5A – 24 horas
• MSL 5 – 48 horas
• MSL 4 – 72 horas
• MSL 3 – 168 horas
• MSL 2A – 4 semanas
• MSL 2 – 1 año
• MSL 1 – Ilimitado

donde los tiempos enumerados son el componente "vida útil fuera de la bolsa". Si un componente es sensible a la humedad, vendrá en una bolsa antiestática hermética etiquetada, con una tira indicadora de humedad y desecante. Este fenómeno no es exclusivo de QFN. Este ejemplo particular es la etiqueta en una bolsa de LED PLCC blancos. También lo he visto recientemente en DFN, MSOP y TSSOP.

Las piezas solo requieren horneado si han estado fuera de la bolsa fuera de su vida útil fuera de la bolsa, o si la tira indicadora de humedad indica que se ha excedido la humedad requerida.

En este caso, dado que mis piezas son MSL4, desde el momento en que se abrió la bolsa, tenían 72 horas para pasar por un horno de reflujo sin hornear. Si la tira indicadora hubiera salido de la bolsa como se muestra, habría sido necesario hornear las piezas antes del reflujo.

En general, la razón para hornear un componente es eliminar con cuidado toda la humedad de la parte plástica del componente. Cuando un componente SMT pasa por un horno de reflujo, la temperatura del componente (obviamente) aumenta muy rápidamente, lo que hace que la humedad del interior se convierta en vapor. Esta expansión del vapor de agua puede agrietar el componente, lo que da como resultado una placa inservible o dañada.

Como se indica en la respuesta de Matt, algunos componentes son más sensibles a la absorción de humedad que otros. Una vez que los componentes han absorbido demasiada humedad, es un proceso muy tedioso eliminar la humedad, que generalmente requiere 24 horas o más en una máquina especial para hornear. Algunas de estas máquinas hornean las piezas en una cámara de vacío, etc.

Sin embargo, si solo está soldando prototipos a mano, no hay nada de qué preocuparse. El cuerpo del componente no se calentará lo suficiente como para vaporizar la humedad del interior. Desafortunadamente, muchos circuitos integrados que requieren horneado son QFN, BGA y otros componentes que no se pueden soldar a mano correctamente.

Me pregunto cuán probable es el fracaso en realidad.

He refluido IR en varias placas que han estado sentadas durante años (debido a problemas de BGA) utilizando un perfil sin plomo (alta temperatura). Precalentamiento mínimo. No vi ninguna de las cientos de partes que se abrían como salchichas en una barbacoa.

Eso no quiere decir que uno no deba seguir las instrucciones del fabricante al pie de la letra sobre productos para consumo general (particularmente si está en los campos aeroespacial o médico), sino para los primeros prototipos de ingeniería que nunca saldrán del edificio (y ciertamente no son parte del sistema de calidad ISO) puede no ser absolutamente esencial.

En mi último pedido, noté que mi distribuidor de productos electrónicos realmente ha intensificado su juego de dispositivos sensibles a la humedad. Las partes sensibles venían en bolsas selladas, junto con paquetes de desecante y papel detector de humedad, e instrucciones para hornear si estaba demasiado húmedo.

Entiendo por qué es posible que desee hornear suavemente antes de soldar por reflujo en un horno mucho más agresivo: de lo contrario, el agua atrapada podría hervir demasiado rápido dentro de la pieza y dañarla. Yo no lo haría por una placa de pruebas.

Si cree que tener palomitas de maíz en el proceso de reflujo es la única vez que debe preocuparse por la humedad, entonces está equivocado. Más a menudo que hacer palomitas de maíz, creará un chip "herido andante" si no hornea antes del reflujo. Verá una tasa de mortalidad infantil más alta, así como una tasa de ajuste más baja para su producto.