Resumen: Debido a la tendencia actual hacia la miniaturización de los componentes de potencia, la conductividad térmica sin pérdidas de las juntas de soldadura en los procesos SMT gana cada vez más importancia. Por lo tanto, el papel de las juntas de soldadura sin huecos en la electrónica de potencia se vuelve más central. Los vacíos que se desarrollan durante la soldadura reducen la transferencia térmica real y pueden causar daños térmicos de los componentes de potencia hasta su falla. Por esta razón, Ersa GmbH ha desarrollado una nueva técnica para minimizar la formación de esos huecos durante el proceso de soldadura y ha probado su viabilidad en los procesos de soldadura industrial, así como su influencia en el tiempo del proceso1.
El resultado de este desarrollo es una técnica universal para reducir los vacíos en la soldadura líquida entre el componente y la PCB mediante la aplicación de un accionamiento sinusoidal mecánico. Principalmente, el PCB es estimulado por una onda longitudinal con una amplitud de menos de 10 µm en el nivel de PCB. Durante esta actuación sinusoidal de la PCB en un rango de frecuencia definido, las auto-resonancias de esta área se estimulan independientemente del diseño de la PCB. La baja frecuencia de inicio de la estimulación de barrido asegura una propagación suave y homogénea de las vibraciones en la PCB, sin dañar las cadenas de las moléculas (por ejemplo, en FR-4). La intensificación de la frecuencia provoca un endurecimiento del sustrato de PCB, un aumento en el módulo elástico y, debido al factor de amortiguación reducido, una transmisión de energía mejorada de la soldadura líquida. De este modo, las áreas con una baja densidad, los llamados huecos se sacan de la unión de soldadura por la vibración. Dado que una actuación sinusoidal de la PCB en un rango de frecuencia definido se activa sobre el espectro completo de este rango, también se estimulan todas las auto-resonancias de la PCB en este rango de frecuencia. Por esto, la soldadura líquida es estimulada repetidamente por la propagación de la vibración en un movimiento de corte relativo que conduce a una reducción de huecos en la unión de la soldadura. La estimulación de barrido sobre los componentes es absorbida principalmente por la soldadura líquida, que protege los componentes del daño causado por la transferencia de vibraciones. Los efectos secundarios positivos de la estimulación de barrido son el centrado de los componentes en la almohadilla y una dispersión optimizada de la soldadura en la almohadilla. El proceso de minimización de vacíos tiene lugar en segundos, sin causar ningún aumento significativo en el tiempo del ciclo2.
Lo decisivo para el proceso de minimización de vacíos es la estimulación de un número suficiente de auto-resonancias. Para esto, se realizaron modelos de simulación de los modos propios y numerosos exámenes en las placas de circuitos reales. Entre otros, se analizó la influencia de aumentar el módulo e en cada frecuencia de resonancia individual estimulada en el barrido y la transmisión de energía del accionamiento del barrido resultante de esto en la tasa de minimización de huecos. Aquí, hay una conexión directa entre el número de modos propios y el resultado de minimización vacío.