Avoid The Void ™ - Identificar las causas de los vacíos en soldaduras de pegado de dado

"¿Cómo reduzco los vacíos en mis soldaduras de pegado de dado?" es una pregunta que a menudo me hacen los clientes en el campo de los semiconductores de potencia. Los vacíos excesivos son una mala noticia en las aplicaciones de pegado de dado, no solo porque afectan mecánicamente la unión como lugar donde las grietas pueden propagarse, sino también porque afectan la conductividad eléctrica y térmica del dispositivo. Qué bueno sería si hubiera una respuesta simple, una bala de plata, por así decirlo, para resolver este problema. Pero, el hecho es que cada caso es diferente.

Dicho esto, los diversos factores que afectan la formación de vacíos serán, en general, comunes, y la identificación de los factores potenciales que contribuyen a la formación de vacíos puede ser esencial para determinar la causa raíz.

Una herramienta estadística que se puede usar para trazar visualmente los factores potenciales es el diagrama de Ishikawa, o espina de pescado. También se conoce como un diagrama de causa y efecto, las causas potenciales forman los "huesos" que pueden llevar al efecto visto en la "cabeza" del eje horizontal.

La identificación de las causas potenciales de tal manera ayuda a la hora de decidir dónde enfocar sus esfuerzos para reducir los vacíos de soldadura de pegado de  dado. Para mitigar las causas ambientales, asegúrense de seguir las recomendaciones de almacenamiento y manejo de su proveedor de pasta de soldadura . No hace falta decir que las buenas prácticas en el manejo del dado y del bastidor de plomo/DBC para minimizar la contaminación ayudarán mucho en la lucha contra la formación de vacíos. Esto nos lleva a las dos categorías restantes que tienen la mayor cantidad de causas potenciales para los vacíos de pegado de dado: el perfil de reflujo y la pasta de soldadura.

1. El perfil de reflujo puede tener un efecto significativo en los vacíos de pegado de dado, ya que cada aspecto del proceso de reflujo puede tener un impacto. El pico de temperatura debe ser lo suficientemente alto como para fundir la aleación que se está utilizando, formar una buena unión metalúrgica y disminuir la tensión superficial de la soldadura fundida lo suficiente como para permitir que salga la desgasificación de volátiles de fundente (posibles vacíos), pero no lo suficiente como para que cause carbonización y desecación del fundente. El tiempo que se tarda en pasar de la temperatura ambiente a la máxima, la tasa de elevación y el tiempo de remojo (si está presente) pueden afectar la tasa a la que se activan y expulsan los volátiles del fundente. El TAL, o tiempo por encima de la fase líquida, debe ser lo suficientemente largo para que los volátiles de fundente escapen (especialmente para los dados más grandes), pero es demasiado largo y puede provocar una desgasificación excesiva que no puede escapar.  Finalmente, está la atmósfera de reflujo. Para el reflujo de soldadura de dado, es "norma" refluir bajo nitrógeno o gas formante, ya que los requisitos de vacío de la mayoría de los clientes no se pueden lograr de manera constante bajo el aire. Es posible que deba controlarse las ppm a 02 por debajo de un cierto nivel para que ciertas pastas de soldadura funcionen de manera efectiva. Para dispositivos de mayor potencia, como los IGBT, donde los requisitos para formación de vacíos son aún más estrictos, es muy común usar un sistema de reflujo de vacío.
2. El último, y posiblemente el factor más importante que veremos es la pasta de soldadura en sí misma. El uso de una combinación óptima de aleación, química del fundente, carga de metal (% de metal en la pasta por peso) y tipo de polvo (tamaño de malla) para su aplicación y proceso específicos es la mejor arma en el combate contra la formación de vacíos en el pegado de dado.
    

Todos los ingenieros de soporte técnico de  Indium Corporation (yo mismo incluido) están disponibles para ayudarlos con la selección de su pasta de soldadura y la optimización del proceso para permitirle Evitar los vacíos™.

Si tienen alguna pregunta, asegúrense de comunicarse con cualquiera de nosotros.