能实现高可靠性与低空洞率的增强型预成型焊片 | 可量化的焊接层厚度一致性

本博文是《能实现高可靠性与低空洞率的增强型预成型焊片》系列的第三篇。本篇将着重讨论InFORMS®如何影响焊接层厚度的一致性，以及为什么它是需要考虑的重要变量。

嵌入在焊料中的支撑材料可控制熔融焊料的塌落。焊料熔化时，如果元件重量比焊料表面的张力大，元件就会陷入焊料中。随着焊料固化，如果没有支撑材料支撑元件，元件就很难保持水平。

在由James Booth及他在英国丹尼克斯半导体有限公司（Dynex Semiconductor Ltd. UK）的同事以及铟泰公司Karthik Vijay共同进行的研究中，他们在IGBT装配中使用了能将DBC键合到基板上的增强型预成型焊片。在这项研究中，他们在预成型焊片（95Sn/5Sb）中嵌入了厚度为0.008英寸的支撑材料。与大多数IGBT一样，该组装过程也是在无助焊剂的真空回流工艺中完成的。在回流后，他们查看了器件的整体平面度和热循环可靠性。

下图并排对比了激光轮廓仪下用增强型预成型焊片装配的IGBT和仅使用标准预成型焊片（无支撑材料）装配的IGBT。在使用内置了支撑材料的预成型焊片组装时，整体的共面性更出色：和标准预成型焊片的67.5微米的平均偏差相比，InFORMs®的平均偏差仅为52.5微米。增强型预成型焊片的最大偏移为60微米，而标准预成型焊片的最大偏移为90微米。与使用了标准焊料的IGBT相比，使用了增强型预成型焊片进行装配的IGBT拥有更出色的共面性。增强型预成型焊片得到的焊点具有稳定得多的焊接层厚度。

此外还对它们进行了一小时温度介于-50°C到150°C之间的热循环。下列C-SAM图像比较了600次循环后的标准焊料和800次循环后的增强型预成型焊片。标准焊料发生了层离现象，我们认为这是焊接层厚度不一致造成的结果。即便经过200多次的额外循环，增强型预成型焊片的焊点仍未发生任何层离。这充分证明：焊接层厚度的一致对焊点的整体可靠性具有非常积极的影响。

我的下一篇博文将讨论确定InFORMs®空洞特性的实验设计。

下次聊。             

Adam