Voids bei Bottom Termination Components (BTC)

Der Markt für Bottom Termination Components (BTCs), vertreten durch QFN- und DFN-Gehäuse, wächst erheblich in der Elektronikindustrie, die von Miniaturisierung und Kostendruck angetrieben wird. BTCs haben bei den Design und Verarbeitungsprozessen neue Herausforderungen geschaffen, als diese Gehäusetypen auf dem Markt eingeführt wurden. Die großen Flächen der Lötanschlüsse bringen viele Vorteile mit sich, wie beispielsweise die Wärmeableitung der Komponenten. Wenn der Montageprozess nicht ordnungsgemäß ausgeführt wird, kann dies zu Voids (Lufteinschlüsse) unter der Komponente führen.

Die Anzahl der Voids kann durch verschiedene Anpassungen, wie z. B. Lötpasten mit speziellen Lösungsmitteln und Korngrößen, Lötpastenmenge Lötprofil, Lötschablonendesign und Oberfläche der Leiterplatte beeinflusst werden.

Dieser Anwendungshinweis wurde unter Berücksichtigung von Analysen zur Beurteilung der Anforderungen von Voids bei WE-MAPI (DFN) Produkten erstellt. Mit verschiedenen Techniken und Tests sollte das Problem gelöst werden, wie z. B. spezifische Land-pattern-Muster, Optimierung des Reflow-Profils, spezifische Schablonen, Abdrucktests usw. Die Ergebnisse sowie die eingesetzten Techniken und Tests werden nachfolgend erläutert.

Zusammenfassung

Das Hauptziel zur Vermeidung von kreisförmigen Lufteinschlüssen in unseren Bottom Termination Components (BTC) mit einem Dual Flat Package haben wir erfolgreich erreicht. Es gab keine Verringerung der Lötverbindungsfestigkeit, sondern eher eine erhebliche Zunahme derselben (von 60 N auf etwa 120 N). Die Verwendung eines Vakuum-Reflow-Ofens oder eines anderen Reflow-Mediums ohne Sauerstoff trägt in einem hohen Maß zur Verringerung von Voids bei.

Alles in allem sind Voids Fluch und Segen zugleich (ähnlich wie Reibung). Man muss bedenken, dass Voids ein unvermeidliches Phänomen sind, wenn es um die Verbindung von zwei verschiedenen Metallen im Schmelzzustand in einer Nichtvakuumumgebung geht. Sie agieren als Spannungsaufnehmer oder -entlaster und verhindern die Ausbreitung von Rissen innerhalb der Lötverbindungen. Die vollständige Abwesenheit von Voids führt tatsächlich zu einer höheren Spannung in den Verbindungen, was letztendlich zu Rissen in den Verbindungen führen kann. Lediglich kreisförmige Lufteinschlüsse stellen ein Problem dar. Diese schließen Luft mit ein und agieren als Wärmedämmer. Dies führt seinerseits zu einem schnelleren Anstieg der effektiven Temperatur der Bauteile und einer Verringerung der Gesamtfestigkeit der Lötverbindung. Diese kreisförmigen Lufteinschlüsse wurden effektiv ohne Beeinträchtigung eines elektrischen Parameters, wie beispielsweise DCR, Nennstrom, Sättigungsstrom usw., durch Techniken eliminiert, die in diesem Anwendungshinweis enthalten sind.

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