Formazione di interconnessioni THT avanzate con il processo di saldatura a getto laser SB²

Come superare le limitazioni della saldatura a contatto THT

I metodi convenzionali di saldatura dei contatti THT incontrano limiti crescenti con i prodotti di nuova generazione. Passi più sottili, geometrie più complesse, rapporti d'aspetto più eccellenti, substrati termosensibili e una richiesta generale di incollaggio senza flusso richiedono soluzioni di processo diverse.

Il processo di saldatura a getto laser assistito SB² affronta e supera queste sfide. Il processo prevede il getto di una goccia di saldatura fusa su un contatto THT. La saldatura riempie la cavità tra il pin e l'interno dell'accesso verticale di interconnessione (VIA), formando una connessione meccanica ed elettrica affidabile. Questo processo, indipendente dal passo, funziona con diverse geometrie 2D e 3D. Presenta diversi vantaggi critici rispetto alla saldatura a onda, la soluzione industriale convenzionale per la saldatura dei contatti THT. Oltre all'uso opzionale del flussante, supporta applicazioni con passo adeguato, in quanto le dimensioni del materiale della sfera di saldatura utilizzabile possono essere ridotte a 30 µm. Inoltre, è un processo più delicato per quanto riguarda l'impatto termico sul substrato. È possibile evitare danni termici alle parti sensibili del substrato, poiché il riscaldamento del substrato attraverso il contatto con la saldatura fusa è altamente localizzato. Inoltre, lavori precedenti hanno dimostrato che i legami di interconnessione creati in questo modo sono molto più resistenti agli effetti dell'invecchiamento termico. Ciò è dovuto al fatto che l'evento termico è più breve di 2-4 ordini di grandezza rispetto ai tradizionali processi di incollaggio a forno, a fiamma ossidrica o a onda.

In questo lavoro, abbiamo creato campioni di contatto PTH e NPTH THT di diverse geometrie e rapporti d'aspetto che presentavano varie metallizzazioni delle piazzole (Cu, NiAu o HASL) e che abbiamo poi lavorato con il metodo SB²-Jet. I veicoli di prova risultanti sono stati sottoposti ad analisi approfondite, tra cui l'ispezione al microscopio della geometria del legame e l'analisi a raggi X. Inoltre, l'impatto sui contatti saldati prima e dopo i cicli termici è stato ispezionato al microscopio insieme all'analisi metallurgica mediante lucidatura trasversale.

È stato dimostrato un modello per determinare il livello di riempimento utilizzando un sistema di scansione visiva, rendendo obsolete le costose e lunghe analisi a raggi X o la preparazione delle sezioni trasversali. Infine, sono stati illustrati il potenziale industriale e l'importanza tecnologica di questo nuovo approccio, fornendo una prospettiva sui futuri sviluppi tecnologici.

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