Introducción a las limitaciones naturales del desempeño de las uniones de soldadura en aplicaciones de alta potencia

Como lo había prometido, estos son algunos fragmentos de un artículo que escribí en conjunto con mis colegas Tim Jensen y Sunny Neoh. Recientemente, Tim presento su artículo en SMTA PanPac. El artículo discute la manera en que InFORMS® puede ayudar a reducir la formación de vacíos, mejorar la confiabilidad y aumentar el desempeño de la soldadura en aplicaciones de alta potencia.

Como nunca antes, las uniones de soldadura se están sometiendo a los retos de las aplicaciones de alta potencia. Además de proporcionar interconexiones mecánicas y eléctricas entre los componentes y las tarjetas, las uniones de soldadura también ayudan a disipar cantidades significativas de calor. El esquema a continuación muestra los actores que ejercen influencia sobre el flujo de calor.

Algunas de las preformas de soldadura se comportan bastante bien como materiales de interfaz térmica. Por ejemplo, la soldadura SAC presenta una conductividad térmica de aproximadamente 35W/mK. En comparación, las grasas térmicas con frecuencia se encuentran en el rango de 1–5W/mK.  Por lo tanto, la soldadura es mucho más capaz de disipar el calor generado por un dispositivo de potencia. El área de contacto es otra región en la que las preformas de soldadura se desempeñan bien. Cuando se conforma una unión intermetálica en las interfaces, el área de contacto realmente se beneficia del uso de soldadura en comparación con las grasas térmicas.

Las áreas que potencialmente pueden obstaculizar el rendimiento térmico de una unión de soldadura incluyen la distancia de la línea de unión. Debido a que el proceso de soldadura implica que el metal se funda, el componente flota sobre la soldadura fundida debido a la tensión superficial. Desafortunadamente, cuando un componente flota sobre metal fundido, no hay garantía de que el componente permanezca paralelo sobre la solidificación. Esta falta de paralelismo puede dar lugar a puntos calientes. Además, esta falta de control también crea variabilidad en el rendimiento térmico de un dispositivo a otro.

Otra área que afecta negativamente el rendimiento térmico es la formación de vacíos dentro de la unión de soldadura. A pesar de que la soldadura transfiere calor bastante bien, los grandes espacios vacíos actuarán como un aislante y disminuirán significativamente la transferencia térmica.

Asegúrese de revisar el 16 de febrero para obtener más información sobre este tema. Hablaré sobre el avance tecnológico de InFORMS®

Hasta la próxima,

Adam