Elección de un Bastidor de Conexión o Acabado DBC para Pegamento en Dispositivos de Energía

Soldabilidad y Humedecimiento

El humedecimiento y distribución de una soldadura en las superficies es una parte fundamental en la formación de una unión fuerte, confiable y conductora. El término “soldabilidad” es una manera de hablar acerca de la rapidez y uniformidad con la cual la soldadura se distribuye sobre una superficie, con uniones fuertes y soldaduras con vacío bajo que siempre resultan de un buen humedecimiento. También es un término muy amplio que combina elementos de la cinética y la termodinámica. La principal fuerza propulsora para una buena soldabilidad es la termodinámica: La energía negativa libre de la formación de una intermetálica formada cuando la soldadura líquida se contacta a una superficie metálica sólida, favorece el contacto del metal líquido con la superficie metálica.

Así de sencillo.

Recubrimientos que Conservan la Soldabilidad

Existen otros factores que complican las cosas, como ser los recubrimientos protectores. Existen en dos formas:

  - materiales orgánicos evanescentes, como ser OSPs (protectores orgánicos de soldabilidad) que son en su mayoría absorbidos químicamente sobre superficies (normalmente cobre) para disminuir el índice de oxidación del metal subyacente, sin embargo están diseñados para ser retirados fácilmente durante el proceso de reflujo mediante una combinación de volatilización y solubilización en el flux.

  - Capas sacrificiales metálicas (SML) que se disuelven rápidamente en la soldadura líquida luego de completar su tarea de proteger la superficie metálica subyacente contra la oxidación. Algunos ejemplos son Ag/Ni y ENIG (oro por inmersión) (Au/Ni): En cada caso, el níquel se conserva libre del óxido mediante el metal protector soluble en soldadura. Una SML demasiado delgada y goteras en la SML harán que el níquel se oxide: una capa demasiado espesa y una SML/intermetálica de soldadura puede formase e interferir con ambos la solubilidad de la SML y la velocidad de humedecimiento de la soldadura.

Vacío

Sabemos que una buena soldabilidad (con su consecuencia: vacío bajo), es fundamental para los fabricantes de dispositivos de energía, con criterios de vacío de pegamento comúnmente establecidos para dispositivos discretos al 5% (vacío sencillo) <10% (total), mientras que las restricciones de vacío de transistores bipolares de puertas aisladas (IGBT) pueden ir desde <2% hasta bajar a <0.5%. En cada caso, el porcentaje de vacío es un porcentaje de área del área total de unión de la soldadura.

El reflujo de nitrógeno (oxígeno bajo en ppm) es fundamental para la soldadura de temperatura alta, por supuesto, con el uso de formigas (H2/N2) que algunas veces beneficia a algunas superficies como ser el níquel y el cobre. Para vacío muy bajo con un área grande (10x10mm y mayor), normalmente es esencial el reflujo del vacío.

Elección de un Bastidor de Conexión

Nosotros, en Indium Corporation, recientemente hemos estado trabajando con muchos clientes en las pastas para soldar estándar con plomo (que contienen Pb), y nueva tecnología de pasta para soldar libre de HT Pb, la BiAgX®(®), con los cambios necesarios de la superficie de bastidor de conexión. En este caso, los clientes están cambiando del laminado de metal precioso sobre cobre, al cobre “desnudo”, produciendo algunos ahorros en costos así como también posibilitando una transición a una soldadura libre de plomo y pegamento.

Abajo encontrará una guía para que los usuarios de semiconductores de energía elijan un bastidor de conexión apropiado o acabado DBC.

Agradezco a mis colegas Karthik Vijayamadhavan (Europa), Sehar Samiappan y SzePei Lim (Sudeste de Asia), David Hu (Hu Di) (China) y Dr Hongwen Zhang (EE.UU) por sus comentarios y aportes.

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