Khả năng hàn và làm ướt
Việc làm ướt và lan truyền chất hàn lên bề mặt là một phần thiết yếu để tạo thành mối hàn chắc chắn, đáng tin cậy và dẫn điện. Thuật ngữ "khả năng hàn" là một cách nói về tốc độ và mức độ đều mà chất hàn lan truyền lên bề mặt, với các mối hàn chắc chắn, ít lỗ rỗng luôn là kết quả của việc làm ướt tốt. Đây cũng là một thuật ngữ rất lỏng lẻo vì nó kết hợp các yếu tố từ cả động học và nhiệt động lực học. Động lực chính cho khả năng hàn tốt là nhiệt động lực học: năng lượng tự do âm của sự hình thành liên kim loại được hình thành khi chất hàn lỏng tiếp xúc với bề mặt kim loại rắn, tạo điều kiện cho kim loại lỏng tiếp xúc với bề mặt kim loại.
Đơn giản vậy thôi.
Lớp phủ bảo vệ khả năng hàn
Có những yếu tố khác làm mọi thứ phức tạp hơn, chẳng hạn như lớp phủ bảo vệ. Chúng có hai dạng:
– Vật liệu hữu cơ dễ bay hơi, chẳng hạn như OSP (chất bảo vệ khả năng hàn hữu cơ) thường được hấp thụ hóa học lên bề mặt (thường là đồng) để làm chậm tốc độ oxy hóa của kim loại bên dưới, nhưng được thiết kế để dễ dàng loại bỏ trong quá trình nấu chảy lại bằng cách kết hợp quá trình bay hơi và hòa tan trong dung dịch.
– Các lớp kim loại hy sinh (SML) hòa tan nhanh vào chất hàn lỏng sau khi hoàn thành nhiệm vụ bảo vệ bề mặt kim loại bên dưới khỏi quá trình oxy hóa. Ví dụ là Ag/Ni và ENIG (Au/Ni): trong mỗi trường hợp, niken được giữ không bị oxit nhờ kim loại hòa tan trong chất hàn bảo vệ. SML quá mỏng và các lỗ kim trong SML sẽ khiến niken bị oxy hóa: lớp quá dày và các kim loại liên kết SML/chất hàn có thể hình thành, ảnh hưởng đến cả khả năng hòa tan của SML và tốc độ làm ướt của chất hàn.
Làm mất hiệu lực
We know that goodsolderability (with its corollary:low voiding), is critical to power device manufacturers, with die-attach voiding criteria commonly set for discrete devices at 5% (single void) <10% (total), while IGBT voiding restrictions may go from <2% all the way down to <0.5%. In each case, the %voiding is an area percentage of the total solder joint area.
Tất nhiên, nitơ (oxy ppm thấp) nóng chảy lại rất quan trọng đối với quá trình hàn ở nhiệt độ cao, với việc sử dụng khí tạo hình (H2/N2) đôi khi mang lại lợi ích cho một số bề mặt như niken và đồng. Đối với độ rỗng rất thấp với khuôn có diện tích lớn (10x10mm trở lên), quá trình nóng chảy lại chân không thường là điều cần thiết.
Chọn một Leadframe
Gần đây chúng tôi đã làm việc với một số khách hàng về cả kem hàn chì tiêu chuẩn (có chứa chì) và công nghệ kem hàn không chì HT mới của chúng tôi, BiAgX(®) , với những thay đổi về bề mặt khung chì là cần thiết. Trong trường hợp này, khách hàng đang chuyển từ mạ kim loại quý trên đồng sang đồng "trần", dẫn đến một số khoản tiết kiệm chi phí cũng như cho phép chuyển sang hàn gắn khuôn không chì.
Dưới đây là hướng dẫn dành cho người sử dụng chất bán dẫn công suất trong việc lựa chọn khung dẫn hoặc lớp hoàn thiện DBC phù hợp.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp Karthik Vijayamadhavan (Châu Âu), Sehar Samiappan và SzePei Lim (Đông Nam Á), David Hu (Hu Di) (Trung Quốc) và Tiến sĩ Hongwen Zhang (Hoa Kỳ) vì những bình luận và ý kiến đóng góp của họ.
