Đây là bài viết thứ ba trong loạt bài blog nói về các phôi hàn gia cố nhằm đảm bảo độ tin cậy cao và giảm thiểu lỗ rỗng. Bài viết này sẽ tập trung vào cách thức InFORMS® ảnh hưởng đến tính đồng nhất của lớp liên kết và lý do tại sao đây là một yếu tố quan trọng cần xem xét.
Khoảng cách cách ly được tích hợp trong lớp hàn giúp hạn chế hiện tượng sụt lún của chất hàn nóng chảy. Nếu trọng lượng của linh kiện lớn hơn sức căng bề mặt của chất hàn khi chất hàn nóng chảy, linh kiện sẽ chìm xuống trong chất hàn. Khi chất hàn đông đặc, nó khó có thể duy trì mặt phẳng trừ khi có khoảng cách cách ly để linh kiện tựa vào.
Trong nghiên cứu do James Booth và các đồng nghiệp tại Dynex Semiconductor Ltd. (Vương quốc Anh) cùng Karthik Vijay của Indium Corporation thực hiện, một khối hàn gia cố đã được sử dụng trong quá trình lắp ráp IGBT để gắn DBC vào tấm đế. Trong nghiên cứu này, khối hàn 95Sn/5Sb được nhúng với độ dày khoảng cách là 0,008 inch. Quá trình lắp ráp, giống như hầu hết các IGBT, được thực hiện theo quy trình nung chảy chân không không dùng chất trợ dung. Sau khi nung chảy, họ đã kiểm tra độ phẳng tổng thể của thiết bị cũng như độ tin cậy trong chu kỳ nhiệt.
Các hình ảnh dưới đây cho thấy kết quả đo bằng máy đo độ phẳng laser của một IGBT được lắp ráp với khuôn hàn gia cố bên cạnh một IGBT được lắp ráp chỉ với khuôn hàn tiêu chuẩn (không có miếng đệm cách ly). Khi lắp ráp bằng khuôn hàn có miếng đệm cách ly tích hợp, độ đồng phẳng tổng thể tốt hơn, với độ lệch trung bình là 52,5 micron đối với InFORM so với 67,5 micron khi sử dụng khuôn hàn tiêu chuẩn. Độ võng tối đa của miếng hàn gia cố là 60 micron, trong khi miếng hàn tiêu chuẩn có độ võng tối đa là 90 micron. IGBT được lắp ráp bằng miếng hàn gia cố cho độ đồng phẳng tốt hơn so với IGBT được lắp ráp bằng miếng hàn tiêu chuẩn. Miếng hàn gia cố giúp tạo ra các mối hàn có độ dày đường hàn đồng đều hơn nhiều.
Ngoài ra, họ đã tiến hành thử nghiệm chu kỳ nhiệt từ -50°C đến 150°C với thời gian giữ nhiệt mỗi mức là một giờ. Các hình ảnh C-SAM được trình bày dưới đây so sánh mối hàn tiêu chuẩn sau 600 chu kỳ với phôi hàn gia cố sau 800 chu kỳ. Mối hàn tiêu chuẩn cho thấy hiện tượng bong tróc, được cho là do độ dày lớp liên kết không đồng đều. Ngay cả sau 200 chu kỳ bổ sung, mối hàn gia cố vẫn không xuất hiện hiện tượng bong tróc. Điều này cung cấp bằng chứng đủ thuyết phục rằng tính nhất quán của lớp liên kết có tác động tích cực đến độ tin cậy tổng thể của mối hàn.
Bài viết tiếp theo của tôi sẽ đề cập đến việc thiết kế các thí nghiệm nhằm xác định các đặc tính bài tiết của InFORM®.
Hẹn gặp lại lần sau,
Ađam
