Eine einheitliche Kontrolle der Lotnähte zwischen dem Substrat und der Basisplatte bei IGBTs erreichen: Teil I

Die nächsten paar Beiträge stammen von meinen Kollegen Karthik Vijay, technischer Manager der Indium Corporation für Europa und Liam Mills von TT Electronics Power and Hybrid. Sie haben äußerst interessante Arbeit geleistet, bei der sie die InFORM® Technologie verwendeten, um zuverlässigere Lotnähte bei geringeren Kosten als mit herkömmlichen Techniken zu erzeugen.

– Tim Jensen

Wenn zwischen dem Substrat und der Basisplatte eines IGBT-Moduls eine ungleichmäßige Dicke der Lotnaht besteht, konzentriert sich die Spannung auf die dünneren Abschnitte¹. Diese Spannung kann eine Delamination und vorzeitige Fehler während der Betriebszeit des Moduls verursachen.

Der Schlüssel, um diese Delamination zu vermeiden, ist, eine einheitliche Dicke der Lotnaht zu erzeugen. Üblicherweise wird dies dadurch erreicht, dass an den Ecken des Substrats bzw. der Basisplatte Drahtverbindungen auf die erforderliche Lotnaht aufgenäht und abgetrennt werden. Danach wird das gewöhnliche Löten durchgeführt.

Das Problem bei dieser Methode ist, dass zusätzliche Kosten durch die zusätzlichen Verfahrensschritte der Drahtverbindung, des Abschneidens und Entfernen des Sockels der Drahtverbindung verursacht werden. Mein Kollege Liam und ich wollten überprüfen, ob es durch eine Verfahrensänderung eine Möglichkeit gibt, Zeit und Geld zu sparen.

Teil II und III dieser Reihe erforscht eine Arbeitspartnerschaftsstudie, in der TT Electronics Power and Hybrid versuchte, diese zusätzlichen Verfahrensschritte zu umgehen. In dieser Studie hat TT Electronics Power and Hybrid mithilfe von InFORMS^® Testproben vorbereitet, die im eigenen Testzentrum  TT Electronics Semelab als alternative Technik ausgewertet wurden, um eine einheitliche Dicke der Lotnaht beizubehalten. InFORMS^® sind revolutionäre Lotformteile, in die ein geflochtenes Metallnetz eingearbeitet wurde.

Für eine Anwendung in der Luftfahrt wurden zwei Herstellungstechniken mit Anforderungen an die Temperaturwechselbeständigkeit von -55/+150 °C, bei 1500 passiven Zyklen getestet. Als Fehler wurde eine Delamination von mehr als 50 % der Substrat- bzw. Basisplattenfläche definiert und die gewünschte Dicke der Lotnaht war 200 µm.

Seien Sie gespannt auf Teil II und III, um zu sehen, wie sich InFORMS^®  im Vergleich zu abgeschnittenen Drahtverbindungen verhalten haben.

Viele Grüße,

Karthik Vijay, Indium Corporation, GB, kvijay@indium.com und

Liam Mills, TT Electronics Power and Hybrid, GB, liam.mills@semelab-tt.com

Referenzen

1.     K. Hayashi & G. Izuta, “Improvement of Fatigue Life of Solder Joints by Thickness Control of Solder with Wire Bump Technique,” ECTC 2002, www.cpmt.org/proceedings/

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