Choisir une grille de connexion ou une finition DBC pour la jonction sur des appareils électriques

Capacité de brasage et humidification

L'humidification et la répartition du brasage sur les surfaces est une partie essentielle de la formation d'une soudure solide, fiable et conductrice. Le terme de « brasabilité » est une façon de parler de la rapidité et de la répartition égale du brasage sur la surface, avec des soudures solides, à faible vide résultant d'une bonne humidification. C'est aussi un terme très général car il combine des éléments de kinésie et de thermodynamique. Le moteur d'une bonne soldérabilité est la thermodynamique : l'énergie libre négative de formation d'un intermétallique lorsque le brasage liquide entre en contact avec une surface métallique solide, favorisant un contact du métal liquide avec la surface métallique.

C'est aussi simple que cela.

Revêtements préservant la soldérabilité

Il y a d'autres facteurs qui compliquent les choses comme les revêtements de protection. Ils prennent deux formes :

  - Les matières évanescentes organiques, comme les PSO (protecteurs de soldérabilité organiques) qui sont les plus communément chimiquement absorbés sur les surfaces (habituellement le cuivre) afin de réduire le taux d'oxydation du métal sous jacent sont cependant conçues pour être retirées facilement pendant la procédure de refusion par une combinaison de volatilisation et de solubilisation dans le flux.

  - Les couches de métal sacrificiel (SML) qui se dissolvent rapidement dans le brasage liquide après avoir fait leur travail de protection de la surface métallique sous jacente contre l'oxydation. Des exemples sont l'Ag/Ni et l'ENIG (Au/Ni) : dans chaque cas, le nickel est conservé sans oxyde par le métal soluble dans le brasage de protection. Un SML trop fin ou des trous dans le SML permettront l'oxydation du nickel : une couche trop épaisse et les intermétalliques SML/brasage peuvent se former et interférer avec la solubilité du SML et la vitesse d'humidification du brasage.

Création de vide

Nous savons qu'une bonne brasabilité (avec son corollaire: une faible création de vide) est cruciale pour les fabricants d'appareils électriques, avec un critère de création de vide lors de la fixation fixé pour les appareils discrets à 5 % (vide simple) < 10 % (total) alors que les restrictions de vide IGBT peuvent aller à < 2 % jusqu'à <0,5 %. Dans chaque cas, le % de vide et un pourcentage de surface par rapport à la surface totale du joint de brasage.

La refusion du nitrogène (oxygène à faible ppm) est cruciale pour un brasage à température élevée bien sûr avec l'utilisation d'un gaz de formation (H2/N2) qui apporte parfois des avantages à certaines surfaces comme le nickel et le cuivre. Pour un très faible vide sur une grande surface de fixation (10x10mm et plus), la refusion du vide est en générale essentielle.

Choisir une grille de connexion

Chez Indium Corporation, nous avons récemment travaillé avec plusieurs clients sur des pâtes de brasage standard au plomb (à teneur en Pb) et sur notre nouvelle technologie de pâte de brasage HT sans plomb, la BiAgX®(®), avec des modifications de la surface de la grille de connexion devenus nécessaires. Dans ce cas, les clients passent d'un placage en métal précieux sur du cuivre à du cuivre « nu », ce qui a pour conséquence des économies de coûts et permet la transition à un brasage de fixation sans plomb.

Ci-dessous se trouve un guide pour les utilisateurs de semi conducteurs électriques afin qu'ils puissent choisir une grille de connexion ou une finition DBC appropriée.

Je remercie mes collègues Karthik Vijayamadhavan (Europe), Sehar Samiappan et SzePei Lim (Asie du Sud-est), David Hu (Hu Di) (Chine) and Dr Hongwen Zhang (USA) pour leurs commentaires et leur contribution.

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