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Lebensdauer von IC´s

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Raven6299
Stammgast
#1 erstellt: 18. Jun 2006, 12:37
Hallo, mal eine frage:

Wie lange halten eigentlich IC´s? Manche sagen ja, dass die wenn die RICHTIG Dimensioniert sind ewig halten. Was sagt ihr dazu?
richi44
Hat sich gelöscht
#2 erstellt: 18. Jun 2006, 15:33
Theoretisch gibt es bei Halbleitern keine Abnützung, wie auch bei Widerständen und Kondensatoren und Übertragern.
Aber es kann durch Temperaturschwankungen zu Haarrissen (bei allen Bauteilen) kommen. Dies kann einen Unterbruch erzeugen oder es kann Feuchtigkeit eindringen und es können sich dadurch Kriechströme bilden.
Bei allen Bauteilen können die Überzugsmaterialien Probleme bereiten. Oder es können bei Elkos undichte Stellen entstehen, die zur Austrocknung und damit zum Funktionsverlust führen.
Normalerweise "sterben" Bauteile aber durch unsachgemässen Betrieb (falsch konstruierte Schaltung, Überlastung) oder durch äussere Einflüsse. Daher ist eine Lebensdauer nicht bezifferbar.
Raven6299
Stammgast
#3 erstellt: 18. Jun 2006, 18:47
Das heißt, dass es hauptsächlich vom Konstrukteur abhängt, wie lange eine Scahltung arbeitet.
hf500
Moderator
#4 erstellt: 18. Jun 2006, 19:07
Moin,
so ungefaehr.
Die Lebensdauer von Halbleitern haengt entscheidend auch von der Betriebstemperatur ab.
Deshalb sollte man Leistungshalbleiter gut kuehlen und Temperaturen ueber 50°C vermeiden.
Technis sind Silizium-Halbleiter bis 150°C Sperrschichttemperatur funktionsfaehig, einige Typen, wie einige Dioden,
vertragen kurzzeitig sogar 175°C, das ist aber das aeusserste.

Es gibt Ausnahmen bei ICs, die nicht gekuehlt duerfen, obwohl sie warm werden.
Das ist z.B. das TCA530, ein Stabi-IC fuer Abstimmspannungen, das im Interesse einer stabilen
Ausgangsspannung thermostatisch beheizt wird (15V, max. 300mA).

Allerdings ist das thermische Problem bei Audio-Halbleitern nicht sehr kritisch.
Erhoehte Temperaturen sorgen dafuer, dass der Dotierungsprozess im Halbleiter weiterlaeuft,
das zerstoert mit der Zeit die Strukturen des Halbleiters.
Die sind bei diesen Teilen aber noch ziemlich gross.

Kritischer ist das bei Computer-ICs, wie Prozessoren.
Hier stehen fuer Leitungen nur noch Nanometer zur Verfuegung, man ist bei einigen dutzend Atomen Leiterbreite angekommen.
Solche Strukturen sind natuerlich schnell durch "Nachdotierung" zerstoert.

73
Peter
Raven6299
Stammgast
#5 erstellt: 18. Jun 2006, 19:09
Kann ich mir vorstellen, besonders bei den neuen 90nm Typen.
Klangwolke
Stammgast
#6 erstellt: 18. Jun 2006, 19:26

richi44 schrieb:
Theoretisch


Hallo Leute

Theoretisch... Auch wenn man alles richtig macht, können Bauteile ausfallen, einfach so, ohne Vorwarnung. Weiter kann man sagen, dass sie wie "kein Gedächtnis" haben, das Bauteil "entscheidet" sich jeweils immer wieder neu, ob es ausfallen will, egal, wieviele Betriebsstunden es hat.

Ein Werkzeug zum Berechenen der Lebensdauer eines Gerätes sind die FIT-Werte, schau mal hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Failure_In_Time

Wenn Du hier beim IC (Integrierter Schaltkreis) schaust, siehst Du einen Wert von 100. Das bedeutet jetzt nicht, dass ein IC 10^9/100 = 10 Millionen Stunden bis zum Ausfall arbeitet, sondern dass bei einer grossen Population (nehmen wir mal 1 Milliarde) Bauteilen gleichzeitig im Betrieb jede Stunde einer ausfällt, beispielsweise so, wie richi44 es beschrieben hat. Einfach so, ohne dass man ihm böses tut...

Der Hinweis auf den Temperaturanstieg von 25 Grad ist ebenfalls interessant. Bei Elektrolytkondensatoren spricht man beispielsweise explizit von der 10 Grad-Regel, d.h. wenn ein Kondensator bei 10 Grad höherer Temperatur betrieben wird, hält er nur noch halb so lange.

Gruss Jürg
Raven6299
Stammgast
#7 erstellt: 19. Jun 2006, 18:23
Grundsätzlich geht es um DSP Prozessoren, wie beispielsweise den SHARC von Analog Devices, wie er ja in neuen Verstärkern bsp. Heimkinoverstärkern eingesetzt wird. Wie sieht es denn da aus? Findet bei diesen im vergleich zu Computer CPU´s "sehr gering belasteten" auch Elektronenmigration oder ähnliche Alterungsprozesse statt?
hf500
Moderator
#8 erstellt: 20. Jun 2006, 21:25
Moin,
ich mache das immer so:
Geraet betreiben und nach einer halben Stunde nachfuehlen, ob sich etwas ueber
meine Ertraeglichkeitsschwelle erwaermt hat.
Diese Teile bekommen dann einen Kuehlkoerper, so sie noch keinen haben
bzw, ich versuche herauszufinden, ob man vorhandene Kuehlkoerper nicht vergroessern kann.

Fuer Decoderchips in DVD-Spielern und digitalen Fernsehreceivern habe ich in einem Computerladen
Kuehlkoerper gefunden, die gleich mit einer selbstkebenden, waermeleitenden Folie versehen waren.
Fuer 50 ct das Stueck eine schnelle Moeglichkeit, die IC-Temperatur um einige Grad zu senken.

Normale IC-Kuehlkoerper werden mit Superkleber auf die ICs geklebt.

Wenn einem daran liegt, sollte man immer versuchen, die Bauteiletemperatur niedrig zu halten.
Schon allein die Verringerung des Stresses durch die Temperaturwechsel beim Ein/Ausschalten
kann die Zuverlaessigkeit erhoehen.

Unter Bauteilen gebraeunte Platinen zeigen auch immer an, dass es mit der Belastung des dafuer
verantwortlichen Bauteiles nicht zum besten gestellt ist.
Rechnerisch mag alles noch stimmen, aber die verbrannte Platine zeigt an, dass das Bauteil doch zu warm wird oder
schlicht nicht mit dem erforderlichen Abstand zur Platine montiert wurde.

73
Peter
Heiliger_Grossinquisito...
Inventar
#9 erstellt: 20. Jun 2006, 21:34
Naja, Grundsätzlich ist es besser wenns kühler ist, aber gerade bei Verstärkern und vielen anderen Schaltkreisen wo es um hohe Signalqualität geht, kommt es auf eine gewisse Temperatur an, da diese Schaltungen ihren optimalen Arbeitspunkt erst bei bzw. ab einer gewissen Temperatur erreichen.

Also wahl- und planlos alles mit Kühlkörpern usw. zu versehen ist unsinnig.

Solange ein Bauteil nicht wirklich brutal heiß wird, also 60, 70, 80 oder noch mehr Gräder, solange ist es prinzipiell mal kein Problem.

Ein IC der mit 40 oder 45 Grad dahin"brät", ist kein Problem.

Ansonsten müßten ja z.B. Computer CPU´s sterben wie die Fliegen.
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