Erzielung einer gleichmäßigen Kontrolle der Lötverbindung zwischen Substrat und Grundplatte bei IGBTs: Teil I

Die nächsten Beiträge stammen von meinen Kollegen Karthik Vijay, dem technischen Leiter für Europa bei Indium Corporation, und Liam Mills von TT Electronics Power and Hybrid. Sie haben einige spannende Projekte mit InFORM durchgeführt® durchgeführt, um zuverlässigere Lötstellen zu geringeren Kosten als mit herkömmlichen Verfahren herzustellen.

– Tim Jensen

Wenn die Dicke der Lötverbindung zwischen dem Substrat undder Grundplatte eines IGBT-Moduls ungleichmäßig ist, konzentrieren sich die Spannungen an den dünneren^Stellen1. Diese Spannungen können während der Lebensdauer des Moduls zu einer Delaminierung und einem vorzeitigen Ausfall führen.

Der Schlüssel zur Vermeidung dieser Delaminierung liegt in der Erzielung einer gleichmäßigen Dicke der Bondlinie, was üblicherweise dadurch erreicht wird, dass die Drahtverbindungen an den Ecken des Substrats bzw. der Grundplatte auf die erforderliche Bondlinie zugeschnitten und versiegelt werden. Anschließend wird ein reguläres Löten durchgeführt.

Das Problem bei dieser Methode ist, dass durch die zusätzlichen Prozessschritte – Drahtbonden, Beschneiden und Entfernen des Drahtbondfußes – Mehrkosten entstehen. Mein Kollege Liam und ich wollten herausfinden, ob es eine Möglichkeit gibt, durch eine Änderung des Prozesses Zeit und Geld zu sparen.

In den Teilen II und III dieser Reihe wird eine Studie im Rahmen einer Zusammenarbeit vorgestellt, in der TT Electronics Power and Hybrid versucht hat, diese zusätzlichen Prozessschritte zu eliminieren. In dieser Studie bereitete TT Electronics Power and Hybrid Testmuster unter Verwendung von InFORMS vor^®hergestellt wurden und im hauseigenen Testlabor von TT Electronics Semelab als alternative Technik zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Dicke der Lötverbindungslinie bewertet wurden. InFORMS^® sind revolutionäre Lötvorformlinge, in die ein geflochtenes Metallgeflecht eingebettet ist.

Für eine Anwendung in der Luft- und Raumfahrt mit Zuverlässigkeitsanforderungen hinsichtlich Temperaturwechselbeanspruchung von -55/+150 °C und 1.500 passiven Zyklen wurden zwei Fertigungsverfahren getestet. Als Versagen galt eine Delaminierung von mehr als 50 % der Substrat-/Grundplattenfläche bei einer angestrebten Klebefugenstärke von 200 µm.

Schauen Sie auch bei Teil II und III wieder vorbei, um zu erfahren, wie sich^InFORMS® im Vergleich zu getrimmten Drahtverbindungen bewährt hat.

Das Beste,

Karthik Vijay, Indium Corporation, Großbritannien, [email protected] und

Liam Mills, TT Electronics Power and Hybrid, Großbritannien, [email protected]

Literaturverzeichnis

1. K. Hayashi & G. Izuta, „Verbesserung der Ermüdungslebensdauer von Lötstellen durch Dickenkontrolle des Lötzinns mittels Wire-Bump-Technik“, ECTC 2002, www.cpmt.org/proceedings/