Noi di Indium Corporation comprendiamo bene le sfide legate all’assemblaggio dei componenti elettronici di potenza: i dispositivi stanno diventando sempre più complessi, mentre le esigenze in termini di prestazioni e affidabilità diventano sempre più stringenti. A ciò si aggiunge il fatto che le aziende sono alla ricerca di soluzioni per aumentare l’efficienza e la produttività. Una tecnologia che contribuisce ad affrontare queste sfide è la saldatura a riflusso con acido formico: un processo senza flussante che si sta rivelando una vera e propria rivoluzione nell’assemblaggio dei componenti elettronici di potenza.
Eliminando la necessità di ricorrere al flussante tradizionale, la saldatura a riflusso con acido formico consente di ottenere una saldatura priva di ossidi, con residui minimi o assenti, una bassa formazione di cavità e una fase di post-lavorazione semplificata.
In questo post approfondirò con voi i fondamenti della saldatura con acido formico, sia che stiate valutando di adottarla, sia che siate già in fase di implementazione. Questo articolo tratterà argomenti quali i settori in cui viene adottata (in particolare nel packaging dei semiconduttori, nei moduli di potenza e nella produzione di LED), i vantaggi che offre e le sfide che i produttori dovrebbero prendere in considerazione. Parleremo anche di come Indium Corporation stia aiutando un numero sempre maggiore di produttori a ottenere risultati positivi con questa tecnologia, grazie a materiali su misura per i processi di riflusso con acido formico.
Che cos’è la saldatura a riflusso con acido formico?
La saldatura tradizionale si avvale del flussante per rimuovere gli ossidi e favorire una buona bagnabilità delle superfici da saldare, garantendo così la realizzazione di un giunto resistente. Sebbene questa tecnica si sia dimostrata molto efficace nei decenni passati, l’uso del flussante introduce una certa complessità. Il flussante lascia infatti residui che spesso devono essere rimossi con solventi chimici: un processo che richiede molto tempo e ha un impatto negativo sull’ambiente. I potenziali problemi di affidabilità legati alla presenza di residui non rimossi nei dispositivi ad alta potenza rappresentano una sfida ancora più critica in queste applicazioni.
L'acido formico offre un'alternativa più intelligente che non richiede l'uso di flussante. Quando viene introdotto in un'atmosfera di riflusso — tipicamente veicolato dall'azoto e attivato a temperature intorno ai 180 °C — agisce come un potente agente riducente. Reagisce con gli ossidi, decomponendoli infine in sottoprodotti innocui come CO₂ e vapore acqueo, che possono essere rimossi dalla camera di riflusso tramite vuoto.
Il risultato? Un processo di saldatura senza flussante che non richiede alcuna pulizia post-riflusso. Consente di ottenere assemblaggi più puliti, elimina i problemi di affidabilità legati ai residui di flussante e migliora la produttività riducendo al contempo le fasi del processo.
Principali applicazioni della saldatura con acido formico
La saldatura a riflusso con acido formico non è un approccio universale, ma ha trovato ampia diffusione in settori specifici e sta ora rapidamente prendendo piede anche in altri ambiti, come l’assemblaggio di componenti per l’elettronica di potenza, dove la pulizia, la ridotta formazione di vuoti, le prestazioni termiche ed elettriche e l’elevata resa sono fondamentali per il successo.
Confezionamento dei semiconduttori
La saldatura a riflusso con acido formico ha trovato inizialmente la sua applicazione ideale nella realizzazione dei bump sui wafer e nel packaging avanzato. Questi processi richiedono giunti estremamente puliti e una bassa presenza di vuoti per garantire l’affidabilità dei dispositivi. Nelle applicazioni a passo fine, la rimozione dei residui risulta più complessa e tali residui possono causare problemi di affidabilità. Eliminando le fasi di pulizia, i produttori risparmiano tempo e riducono al minimo i rischi associati ai residui di flussante, che possono causare contaminazione nei componenti elettronici sensibili.
Assemblaggio di componenti elettronici di potenza
I moderni moduli di potenza progettati per applicazioni esigenti, come gli inverter nei veicoli elettrici (EV), funzionano con un’elevata densità di potenza e a temperature elevate; pertanto, le interconnessioni saldate devono garantire la massima efficienza nella dissipazione del calore. La saldatura a riflusso con acido formico, eseguita con preforme e paste saldanti specializzate, garantisce giunti puliti, robusti e con un basso contenuto di vuoti, che eccellono in termini di conduttività e gestione termica. Non è più necessaria la pulizia, il che semplifica il flusso di processo in modo ecocompatibile.
Produzione di LED
I pacchetti LED ad alta potenza richiedono una migliore dissipazione termica, che dipende da una saldatura precisa e priva di vuoti. La saldatura senza flussante non solo garantisce i collegamenti metallici puliti richiesti dai LED, ma semplifica anche il processo di assemblaggio, eliminando la necessità di una pulizia post-saldatura. Questo approccio consente di ottenere LED più performanti, riducendo al contempo la complessità della produzione.
Superare le sfide
Come ogni nuova tecnologia, la saldatura con acido formico comporta una curva di apprendimento. Tra le difficoltà che si presentano figurano:
Controllo della riduzione degli ossidi: l’efficacia della rimozione degli ossidi dipende dalla regolazione precisa di parametri quali la concentrazione di acido formico, la portata e la temperatura di permanenza nel profilo termico. L’equilibrio tra il tempo di attivazione termica e la distribuzione del gas deve essere calibrato con cura. Ad esempio, una concentrazione eccessiva o un’esposizione prolungata all’acido formico possono causare “nuovi” difetti di saldatura, come la vaporizzazione dello stagno.
Compatibilità delle apparecchiature: non tutti i forni di rifusione sono in grado di eseguire la rifusione con acido formico. In alcuni casi è possibile apportare delle modifiche, ma nella maggior parte dei casi sarà necessario investire in sistemi di rifusione appositamente progettati.
Scelta dei materiali: alcuni materiali non reagiscono in modo ottimale in atmosfere di acido formico; è quindi importante scegliere materiali di saldatura specificamente progettati per questo processo, come la gamma di prodotti FAST (Formic Acid Soldering Technology) di Indium Corporation.
Sviluppo dei processi: il passaggio dalla saldatura con flussante a quella senza flussante con acido formico non è un’operazione immediata. Per adottare con successo questa tecnologia sono necessarie una profonda comprensione del processo di riflusso con acido formico e un sistema progettato con cura. Approfittate dell’esperienza di Indium Corporation in questo processo per accelerare l’adozione e l’introduzione di nuovi prodotti sul mercato.
Indium Corporation: A sostegno della transizione
Noi di Indium Corporation abbiamo sfruttato appieno il potenziale della saldatura con acido formico grazie a prodotti senza flussante, sia consolidati che di nuova concezione, pensati in particolare per l’assemblaggio di componenti per l’elettronica di potenza. Stiamo sostenendo attivamente la diffusione di questa tecnologia attraverso la nostra piattaforma Formic Acid Soldering Technology (FAST). Dalle preforme e dalle paste progettate per il reflow con acido formico agli innovativi agenti di fissaggio che semplificano l’assemblaggio, il nostro portafoglio di prodotti è studiato per soddisfare le esigenze di questo approccio più pulito e di nuova generazione. Nel nostro prossimo articolo approfondiremo le specifiche opzioni di materiali che Indium Corporation ha sviluppato per la saldatura a riflusso con acido formico, consentendo ai produttori di progredire con questa tecnologia all’avanguardia – quindi rimanete sintonizzati.
Per saperne di più sulla saldatura con acido formico, leggi il nostro white paper sull'argomento!
