Introduction aux limites naturelles des performances des joints de soudure dans les applications à haute puissance

Comme promis, voici quelques extraits d'un article que j'ai co-écrit avec mes collègues, Tim Jensen et Sunny Neoh. Tim a récemment présenté ce document à la SMTA PanPac. Le document décrit comment les InFORMS® peuvent vous aider à réduire les vides, à améliorer la fiabilité et à augmenter les performances de la soudure dans les applications à haute puissance.

Les joints de soudure sont mis au défi dans les applications à haute puissance comme jamais auparavant. En plus de fournir des interconnexions mécaniques et électriques entre les composants et les cartes, les joints de soudure contribuent aussi à dissiper d'importantes quantités de chaleur. Le schéma ci-dessous montre les facteurs qui influent sur les flux de chaleur.

Certaines soudures fonctionnent assez bien comme matériaux d'interface thermique. Par exemple, la soudure SAC a une conductivité thermique d'environ 35 W/mK. En comparaison, les graisses thermiques sont le plus souvent dans la gamme des 1 à 5 W/mK.  Donc, la soudure est bien plus capable de dissiper la chaleur générée par un appareil de puissance. La surface de contact est une autre zone dans laquelle la soudure fonctionne bien. Lors de la formation d'une liaison intermétallique au niveau d'interfaces, la surface de contact bénéficie réellement de l'utilisation de la soudure en comparaison avec la graisse thermique.

Les zones où les performances thermiques d'un joint de soudure peuvent être diminuées sont entre autres le plan de jonction. Comme le procédé de soudure implique la fusion du métal, le composant flotte sur la soudure fondue à cause de la tension superficielle. Malheureusement, lorsqu'un composant flotte sur du métal fondu, il n'y a aucune garantie que le composant restera parallèle lors de la solidification. Ce manque de parallélisme peut entraîner des points chauds. En outre, ce manque de contrôle conduit à une variabilité de la performance thermique d'un dispositif à l'autre.

Un autre point qui a un impact négatif sur la performance thermique est la formation de vides à l'intérieur du joint de soudure. Même si la soudure conduit très bien la chaleur, des vides importants agiront en tant qu'isolants et ralentiront considérablement ce transfert thermique.

N'oubliez pas de revenir le 16 février pour en savoir plus sur ce sujet. Je parlerai de l'avancement technologique de l'InFORMS^®

À la prochaine fois,

Adam