이 글은 높은 신뢰성과 낮은 기공률을 위한 보강형 솔더 프리폼에 대해 다루는 블로그 시리즈의 세 번째 글입니다. 이번 글에서는 InFORMS®가 본드라인의 일관성에 어떤 영향을 미치는지 , 그리고 이것이 왜 고려해야 할 중요한 변수인지에 대해 중점적으로 다룰 것입니다.
납땜에 내장된 스탠드오프는 녹은 납의 함몰을 제한합니다. 납이 녹을 때 부품의 무게가 납의 표면장력보다 크면, 부품은 납 속으로 가라앉게 됩니다. 납이 굳을 때, 부품이 놓일 수 있는 스탠드오프가 없다면 납이 평평한 상태를 유지하기는 어렵습니다.
영국 Dynex Semiconductor Ltd. 의 제임스 부스(James Booth)와 그의 동료들, 그리고 인듐 코퍼레이션(Indium Corporation)의 카르틱 비제이(Karthik Vijay) 가 수행한 연구에서는 IGBT 조립 과정에서 DBC를 베이스플레이트에 접합하기 위해 보강형 솔더 프리폼을 사용했습니다. 이 연구에서는 0.008인치의 스탠드오프 두께를 가진 95Sn/5Sb 솔더 프리폼을 매립했습니다. 조립 공정은 대부분의 IGBT와 마찬가지로 플럭스 없는 진공 리플로우 공정으로 진행되었다. 리플로우 후, 연구진은 소자의 전반적인 평탄도와 열 사이클 신뢰성을 평가했다.
아래 이미지는 보강형 솔더 프리폼을 사용하여 조립한 IGBT와 표준 솔더 프리폼(스탠드오프 없음)만을 사용하여 조립한 IGBT의 레이저 프로파일로미터 측정 결과를 나란히 보여줍니다. 스탠드오프가 내장된 프리폼을 사용하여 조립한 경우, 전체적인 평면도가 더 우수했으며, InFORM의 경우 평균 편차가 52.5 마이크론인 반면 표준 프리폼을 사용한 경우 67.5 마이크론이었습니다. 보강형 솔더 프리폼의 최대 변형량은 60마이크론인 반면, 표준 프리폼의 최대 변형량은 90마이크론이었습니다. 보강형 솔더를 사용하여 조립한 IGBT는 표준 솔더를 사용한 제품보다 더 우수한 평면도를 보였습니다. 보강형 솔더 프리폼을 사용함으로써 솔더 접합부의 접합선 두께가 훨씬 더 일관되게 유지되었습니다.
또한, -50°C에서 150°C까지 1시간씩 체류 시간을 두고 열 사이클링 시험을 실시했습니다. 아래에 제시된 C-SAM 이미지는 600회 사이클을 거친 표준 솔더와 800회 사이클을 거친 보강 솔더 프리폼을 비교한 것입니다. 표준 솔더에서는 박리 현상이 나타나고 있는데, 이는 접합선 두께가 일관되지 않아 발생한 것으로 보입니다. 200회 추가 사이클을 거친 후에도 보강 솔더 접합부에서는 박리 현상이 나타나지 않았습니다. 이는 접합선의 일관성이 솔더 접합부의 전반적인 신뢰성에 긍정적인 영향을 미친다는 충분한 증거를 제공합니다.
다음 글에서는 InFORM®의 배설 특성을 파악하기 위한 실험 설계에 대해 다루겠습니다.
'다음에 뵙겠습니다,
Adam
