J'ai mentionné dans un précédent billet de blog que le principal moteur de l'électronique sans halogène est ostensiblement environnemental, mais que la confusion concernant "quels halogènes, quelles molécules et à quel niveau ?" a apparemment découplé le désir louable d'améliorer l'environnement de la réalité et l'a transformé en un outil de marketing. Malgré tout, il reste des cas où les performances du produit final peuvent être directement affectées par la présence d'halogènes, généralement sous forme d'halogénures ioniques. C'est la raison pour laquelle Indium Corporation a récemment mis au point ce qui semble, à première vue, être une combinaison étrange : une pâte à souder sans halogène à forte teneur en plomb, Indium9.72-HF.
Le mode de défaillance lié à l'halogène pour les pâtes à souder pour fixation de matrice est la corrosion des patins de fil-liaison sur la face supérieure des matrices de semi-conducteurs de puissance qui sont soudées au leadframe avec une pâte à souder contenant de l'halogène. De nombreux fabricants produisant des volumes importants de dispositifs de puissance identiques peuvent également utiliser des fils de fixation (parfois appelés "soft solder die attach", SSDA) pour fixer la puce aux leadframes dans un processus sans flux, mais de nombreux fabricants préfèrent la flexibilité inhérente à un processus basé sur la pâte à braser pour les applications à mélange moyen / volume moyen.
Les lecteurs de longue date du blog se souviendront que j'ai publié un article sur les éclaboussures de soudure (soldersplatter ou soldersplash), et qu'elles peuvent être causées par des bulles de vapeur de solvant ou d'humidité qui se dégagent des dépôts de pâte à braser pendant la refusion. Lors de l'éclatement, les minuscules gouttelettes de flux ou les particules de soudure provenant de la surface de la bulle peuvent être propulsées à une certaine distance (plusieurs pieds). Bien que la soudure sur les plages de connexion soit clairement un échec du point de vue de la fiabilité, certaines métallisations des plages de connexion peuvent également être sujettes à la corrosion par le flux. Un four de refusion mal entretenu peut également laisser s'écouler des condensats de flux (généralement dans la zone de sortie - refroidissement), ce qui peut également être à l'origine de la présence de matières organiques sur les pastilles de fil-lié.
Tant que le fil de connexion est en or et que les plaques de connexion sont recouvertes d'une couche uniforme d'or, il n'y a pas de problème (à condition que les résidus de flux soient éliminés par lavage) car l'or n'est pas réactif, même dans des environnements corrosifs. Les plaques de liaison en aluminium (Al) ou en aluminium/silicium (Al/Si), en revanche, sont potentiellement réactives. Les matériaux halogénés, tels que les flux et les composés de surmoulage, peuvent réagir avec eux et réduire la résistance à l'arrachement du fil-lien et/ou augmenter la résistance de la jonction fil-lien, ce qui entraîne un échauffement localisé et, par la suite, une défaillance de l'assemblage liée à la chaleur.Même les matériaux à liaison covalente (C-X, où X est un halogène) peuvent se dissocier à des températures élevées : c'est ainsi que fonctionnent les retardateurs de flamme bromés interdits.
Le plus grand danger de corrosion des tampons wirebond par les flux halogénés est le moment où ils sont utilisés :
1/ Les assemblages terminés (entre le processus de refusion et le processus de nettoyage) sont laissés pendant une longue période avant d'être nettoyés ; en particulier s'ils sont exposés à une humidité élevée (%HR élevé) avant le nettoyage.
2/ Le processus de nettoyage est inadéquat : soit en raison d'un mauvais choix de la solution de nettoyage, soit en raison d'un mauvais entretien du bain, soit en raison d'une énergie de "récurage" inadéquate communiquée à la surface à nettoyer, soit simplement en raison d'un temps de nettoyage inadéquat.
Notez que même l'optimisation de 1/ et 2/ peut encore conduire à la corrosion du bondpad.
La pâte Indium9.72-HF est disponible en poudre de type 3 et 4, dans les alliages standard à haute teneur en plomb, Indalloy 151 (92.5Pb/5Sn/2.5Ag) et Indalloy 163 (95.5/2Sn/2.5Ag), et pour les filières plus importantes qui nécessitent un joint de plus grande fiabilité, nous proposons également l'Indalloy 164 (92.5Pb/5In/2.5Ag). Une fiche technique du produit est bien entendu disponible au téléchargement.
Santé!Andy
