功率半導體器件中的引線框焊錫性問題

汽車的半導體客戶正變得日益苛求，這已經不是什麼秘密。“引擎/閥帽”電子品的環境可以被證明在星球是最熱的應力環境之一。在發動機組附近的電子品需要經歷從冬天的嚴寒到熱帶的酷熱的極端溫度，增加相鄰內燃機的熱源。

JEDEC/IPC的水分敏感水準(MSL)標準經過開發已經涵蓋聚合物模鑄材料的吸收水分和“爆米花”效果，但已經被開發用於大量不同包裝情形和失敗模式。該標準確實允許一定數量的分層，即使在汽車半導體客戶所要求的MSL1條件下。但是，現在"分層零容忍"是汽車設計工程師們最常見的要求。為了滿足這個要求，模鑄材料製造商和發動機組的供應商現在都在工作如何促進零分層。引線框的製造商們已經開發出多種生產他們產品的方法，以促進引線框金屬本身和模鑄化合物之間的粘著性。通常，它的形式是銅的物理與化學結構，使用的工藝如形成棕色的氧化物。

毫無疑問，增強粘著(AE)的需要推動引線框，相對於需要在沖模和引線框之間形成無空間的，高導性電子連接–基本上講，它混淆了預製品或焊膏的焊接性。為了解決這個問題，引線框的製造商日益轉向在銅上使用點鍍銀，厚度在2-9微米。與濺射在模表面的銀相比，為何銀這麼厚呢?只是因為銅能夠極快地分散到銀裏，更厚的銀層致使引線框的使用壽命更長。還要注意電鍍的工藝控制不如濺射，但廉價和迅速得多。

你們可以看到(下面)焊膏印刷在這些引線框上的示意圖。

出現的一種失敗模式是不能完全地濕潤到引線框上，導致在焊錫膏沒有完全流到鍍銀區時的失敗-"分層位置"-(下面)。平整，發亮的，銀拋光是模鑄複合物粘著的合適表面。

所以，焊錫膏為何不濕潤透徹呢?如果你們對完工的接頭預計的最終銀含量做一些初略的計算，答案時明確的。假設膠層厚度(BLT)為焊錫膏(25，75微米)，且含有2。5%Ag(如合金151或163)，電鍍的厚度(3-9)微米。根據最近一次的客戶調查，可以看到典型的電鍍厚度2-9微米，)，平均值大約3微米。

所以，假設所有的銀都被溶解，最終接頭的銀含量是多少?

因此，計算顯示6至27%的銀。27%的水準在這些類型的焊錫膏當中，事實上在大多數的焊錫膏當中，在預計的焊接溫度下超過銀的溶解極限。非濕潤的機械機理是明確的:焊錫膏一旦填充了不溶性的間金屬顆料，不能再濕潤銀。

告訴動力半導體元件供應商的資訊:

• 銀的厚度保持在統一的低水準下:由你們的供應商設置更加嚴格規格的銀點鍍。
• 更新你們未來的品質控制檢測手段，使你們能夠為銀的厚度和統一獲得回報。
• 管理引線框的存貨，使你們在使用薄銀層和氧化(溶解度/真空問題)分散銅時不會遇到引線框使用壽命的問題。

你們確實有一種選擇(移動到替代的焊接類型)，但接著你們就進入了重新調整品質的過程了。

和往常一樣，如果需要幫助請聯繫我。

歡呼!Andy

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