SE508139C2 - Metod och anordning för anslutning av elektrisk komponent till kretskort - Google Patents

Metod och anordning för anslutning av elektrisk komponent till kretskort

Info

Publication number
SE508139C2
SE508139C2 SE9604703A SE9604703A SE508139C2 SE 508139 C2 SE508139 C2 SE 508139C2 SE 9604703 A SE9604703 A SE 9604703A SE 9604703 A SE9604703 A SE 9604703A SE 508139 C2 SE508139 C2 SE 508139C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
connections
power component
conductors
solder
circuit board
Prior art date
Application number
SE9604703A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9604703D0 (sv
SE9604703L (sv
Inventor
Christer Olsson
Original Assignee
Ericsson Telefon Ab L M
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ericsson Telefon Ab L M filed Critical Ericsson Telefon Ab L M
Priority to SE9604703A priority Critical patent/SE508139C2/sv
Publication of SE9604703D0 publication Critical patent/SE9604703D0/sv
Priority to PCT/SE1997/002115 priority patent/WO1998028959A1/en
Priority to BR9713767-7A priority patent/BR9713767A/pt
Priority to CA002275651A priority patent/CA2275651A1/en
Priority to AU55018/98A priority patent/AU5501898A/en
Priority to US08/993,777 priority patent/US6101099A/en
Publication of SE9604703L publication Critical patent/SE9604703L/sv
Publication of SE508139C2 publication Critical patent/SE508139C2/sv

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3463Solder compositions in relation to features of the printed circuit board or the mounting process
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237High frequency adaptations
    • H05K1/0243Printed circuits associated with mounted high frequency components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3421Leaded components
    • H05K3/3426Leaded components characterised by the leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203Cooling of mounted components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203Cooling of mounted components
    • H05K1/021Components thermally connected to metal substrates or heat-sinks by insert mounting
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0216Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
    • H05K1/0218Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference by printed shielding conductors, ground planes or power plane
    • H05K1/0219Printed shielding conductors for shielding around or between signal conductors, e.g. coplanar or coaxial printed shielding conductors
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237High frequency adaptations
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/18Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/182Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09218Conductive traces
    • H05K2201/09236Parallel layout
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10166Transistor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0058Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates
    • H05K3/0061Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates onto a metallic substrate, e.g. a heat sink
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3421Leaded components
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

l5 508 139 2 nedsänkta i ett hål i kretskortet, i kontakt med en kylfläns, för att tillräcklig' kylning ska erhållas. Ett exempel på en sådan komponent är högeffekttransistorer som förstärker högfrekventa elektriska signaler i basstationer i ett mobilkommunikationssystem.
Benens utformning påverkar i hög grad signalkvaliteten på de högfrekventa signalerna. Om benen görs för långa eller böjda ökar förlusteffekterna i transistorsteget vilket sänker förstärkningen hos transistorn. Ju längre och ju fler böjar desto smalbandigare blir transistorsteget samtidigt som txaleranskänsligheten ökar. Om förlusten blir' så stor att den inkräktar på förstärkningen innebär detta att signalstyrkan dämpas. För att undvika detta bör benen vara raka, relativt korta och anordnas horisontellt utskjutande från transistorn.
En nackdel med dagens lödfogar hos högeffektkomponenter är att lödfogen utmattas och så småningom spricker då den utsätts för extrema påfrestningar vid upprepade temperaturväxlingar. Dessa temperaturväxlingar ger upphov till cyklisk belastning på benen, s k termisk utmattning.
Av praktiska skäl lödes dessutom sådana komponentben vanligtvis manuellt, varför lödfogens kvalitet kan variera. Ett lödmaterial som är vanligt att använda vid lödning av högeffektkomponenter är legeringen 62%Sn+36%Pb+2%Ag.
REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning angriper ett problem hur högeffektkomponenter som överför högfrekventa elektriska signaler ska anslutas elektriskt och mekaniskt till elektriska ledare på ett kretskort. 3 sus 139 Ytterligare ett problem är hur en anslutningsanordning mellan högeffektkomponenten och ledarna på kretskortet ska utformas sà att den håller när den utsätts för stora upprepade temperaturväxlingar.
Ett ändamål med föreliggande uppfinning är således att ansluta högeffektkomponenter som förstärker högfrekventa elektriska signaler till ledare på kretskort, samt att utforma anslutningsanordningen mellan högeffektkomponenten och ledarna på kretskortet, så att den inte brister när den utsätts för stora upprepade temperaturväxlingar.
Problemen löses genom att använda ett lod som väsentligen saknar korntillväxt, för att ansluta komponentben till ledare på kretskortet, i kombination med att välja komponentbenens längd och form i beroende av ett förutbestämt tröskelvärde på signaldämpningen för den elektriska högfrekventa signalen.
Mer i detalj löses problemen genom att elektriska anslutningar, s k ben, som utskjuter horisontellt från komponenten, anslutes till ledare på kretskort genom lödning med ett lod som väsentligen saknar korntillväxt inom ett förutbestämt temperaturintervall. Ett tröskelvärde på den högsta accepterade signaldämpningen av signalstyrkan på den högfrekventa elektriska signalen bestäms. Komponentbenen utformas enligt en fördelaktig utföringsform, så att de blir så långa som är möjligt utan att signaldämpningen som härigenom erhålles överskrider tröskelnivån. Enligt en utföringsform böjs komponentbenen, varvid böjen maximalt blir så stor som tröskelnivån på signaldämpningen tillåter. 508 139 ' -4 En fördel med uppfinningen är att livslängden för förbindningen mellan benen och ledarna ökar) vilket medför mindre risk för elektriskt avbrott.
Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av föredragna utföringsformer och _med hänvisning till bifogade figurer.
FIGUÉBESKRIVNING I figur la visas en tvärsektion av en högeffekttransistor som är monterad på ett kretskort.
I figur lb visas en vy av anordningen betraktad rakt uppifrån.
I *figur 2a visas en sidovy -av en böjd anslutning enligt en första utföringsform av uppfinningen.
I figur 2b visas en sidovy av en böjd anslutning enligt en andra utföringsform av uppfinningen.
FÖREDRAGNA UTFöRINGsFommR I figur la visas en tvärsektion av en högeffekttransistor 111 som är monterad på ett kretskort 119. I figur lb visas anordningen i okapslat skick betraktad rakt uppifrån. Figurerna är ej skalenliga. Högeffekttransistorn 111 är en kiselbit som är fastlödd i botten på en keramisk kapsel 113.
Transistoranslutningar 114 utskjuter horisontellt från kapseln 113. De är elektriskt förbundna med transistorn vilket i figur la illustreras med s k bondtrádar 117 fràn respektive anslutning den fortsatta till transistorn. Anslutningarna 114 kommer i beskrivningen att benämnas “ben”. s 508 139 Kapselns 113 bottenyta vilar på en kylfläns 115 som är nedsänkt i ett hål 116 i kretskortet 119. Flänsen är medelst skruvar i hål 121 fastskruvad i. en stomme 118. Kretskortet är fäst på stommen 118. Benen 114 är avsedda att medelst något elektriskt ledande fästmaterial 112 anslutas elektriskt och mekaniskt till kontaktytor 120a på kretskortet. Enligt känd teknik är fästmaterialet oftast lödmaterial. På kretskortet 119 är ledare i form av ledarbanor 120 anordnade och kontaktytorna 120a är en del av ledarna.
Mellan benen och kontaktytan utgöres detta fästmaterial 112 enligt känd teknik av en lödfog.
Det område av konstruktionen som uppfinningen närmast behandlar är j. figur la nmrkerat med en streckad cirkel. Detta område innefattar komponentbenen 114, kontaktytorna 120 samt fästmaterialet 112 mellan dessa.
Högeffekttransistorer finns t ex i radiodelen hos en basstation.
I en sådan högeffektransistor kan förlusteffekter av storleksordningen 100 W utvecklas vilket är ca 100 ggr större än de effekter som utvecklas av andra standardkomponenter i basstationen. Dessa extremt höga effekter ger upphov till hög temperaturutveckling i högeffekttransistorn.
Monteringen av högeffektstransistorn som beskrivits ovan i samband med figurerna la och lb skiljer sig, såsom nämnts tidigare, från monteringen av andra elektriska komponenter i och med att transistorbenen utskjuter i horisontell led parallellt med kretskortets yta. Som nämnts tidigare kan signalkvaliteten på den elektriska signalen påverkas om transistorbenen är för långa eller är böjda, vid överföring av högfrekventa elektriska signaler S. 508 139 6 De olika materialen i transistorn, kretskortet och kylflänsen har olika värmeutvidgningskoefficienter_ Kretskortsmaterialet har högre värmeutvidgningskoefficient än transistorbenen. Vid temperaturökning hos komponenten och dess omgivning utvidgar sig alltså de olika materialen olika mycket. Även ledarbanorna upphettas av de höga radiofrekvenser och de starka strömmarna som passerar via ledarbanorna i anslutning till högeffekttransistorn. De upprepade temperaturväxlingarna som följer av att transistorn omväxlande är i drift och ur drift medför att förbindningen mellan transistorbenen och kontaktytorna utsätts för cykliska skjuv- och dragkrafter.
Förbindningen 112 utsätts därmed för termisk utmattning.
Under temperaturförändringarna bildas kristaller, eller korn, i lodet. Kornen tillväxer för varje upprepad temperaturförändring, varvid lodet blir sprött. Efter tillräckligt lång tid har kornen tillväxt så mycket att de släpper från varandra, varvid lodet faller sönder och börjar spricka. Detta fenomen kallas krypning.
Sprickbildningen börjar närmast transistorn och sprickan fortplantar sig utåt mot benets ände. När den när benets ände sker ett elektriskt avbrott.
Korntillväxten beror av flera faktorer t ex lödtemperatur och avsvalningstid, samt av omgivningens temperatur.
Spricktillväxten beror dessutom av lödfogens höjd och längd. En hög lödfog är flexiblare och utmattas långsammare, varför det tar längre tid att initiera en spricka. En läng lödfog medför att det tar längre tid för en redan initierad spricka att orsaka ett elektriskt avbrott.
Försök har utförts för att hitta en bättre och hállbarare förbindning, eller anslutningsanordning, än dagens lösning.
Begreppet anslutningsanordning innefattar här kombinationen av v 508 139 kontaktyta, transistorben och mellan dessa ett elektriskt ledande fästmaterial som elektriskt och nækaniskt sammanfogar transistorbenen och kontaktytan. De faktorer som påverkar anslutningsanordningens hållbarhet är främst lodets korntillväxt inom det aktuella temperaturintervallet, vilket i föreliggande fall är nællan 5°C och l30°C, komponentbenens längd och deras form.
Andra faktorer som påverkar är omgivningens temperatur och benmaterialet. Vanliga benmaterial är~ koppar (Cu) och en legering med sammansättningen 42%Ni+58%Fe, vanligtvis benämnd “Alloy42”, och dessa kan ha olika ytbehandling, såsom guld eller förtenning.
Enligt uppfinningen väljs ett lod som väsentligen saknar korntillväxt för de temperaturer som transistorn kan tänkas utsättas för. Ett exempel pà ett tänkbart lod är ett guld/tennlod innehållande 80%Au+20%Sn som helt saknar korntillväxt vid de temperaturer som är aktuella, 5°C Ett annat exempel är ett lod innehållande %Sn+62%Pb+3%Ag+10%Sb. Detta lod har mycket långsam tillväxt av små korn, inom det aktuella temperaturintervallet.
Längden och höjden på lödfogen påverkar anslutningsanordningens hållbarheten. Ju längre ben desto längre kan lödfogen vara och desto längre sträcka måste en spricka vandra innan elektriskt avbrott sker. Ju högre lödfog desto längre tid tar det innan lödfogen är så spröd att en spricka initieras.
Som tidigare nämnts påverkas förlusteffekterna i transistorn av benens längd. Om benen väljs för långa försämras signalkvaliteten på den elektriska högfrekventa signalen. 508 139 s Signalstyrkan dämpas och hur stor dämpning som helst kan inte accepteras.
Ett mått på hur mycket signalstyrkan dämpats erhålls om kvoten Pm/PM mellan signalstyrkan Pm in till ett ben och signalstyrkan Put ut ur transistorn bildas.
Dämpningen kan uttryckas i decibel.
Enligt en utföringsform av uppfinningen bestäms en tröskelnivà Pin/Put förändringen av signalstyrkan. på dämpningen som anger den högsta tolererade Enligt ett utföringsexempel av uppfinningen tolereras dämpningen 0.5 dB. Har signalen dämpats mer anses förlusten i transistorsteget bli så stor att den inkräktar på förstärkningen för hela transistorsteget. Därefter beräknas vilken maximal längd benen kan ha utan att det bestämda tröskelvärdet överskrides.
Signaldämpningen är beroende av frekvensen. Detta innebär att den beräknade maxlängden på benen blir längre för en lägre frekvens än för en högre frekvens, vid ett visst tröskelvärde.
Ju längre benen är desto större fästyta får lodet, men benen kan av praktiska skäl inte vara hur långa som helst. En kontroll måste därför utföras efter beräkningen av den maximala benlängden. Om det visar sig att benen inte kan utformas så långa som den beräknade maxlängden väljs benen kortare än maxlängd, men så lång som är praktiskt möjlig.
Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen väljs benlängden så lång som den beräknade maximala benlängden.
Benets flexibilitet eller stelhet påverkar lödfogens hållbarhet.
Ett böjt ben kan fjädra något vid utvidgning och kontraktion av 9 sos 139 de olika materialen. En böj pà benet medför också att lödfogen blir tjockare under böjen, varvid spricktillväxten hämmas.
Såsom tidigare nämnts bör benen vara raka eftersom böjda ben leder till förändring av signalkvaliteten pá den elektriska högfrekventa signalen.
Med böj wavses förskjutning vertikalt uppåt eller nedåt; relativt kretskortet.
Det har vid försök visat sig att ett ben utformat med ett böjt parti med en relativt liten böjning medför att stresstàligheten ökar. Böjningen begränsas av den tidigare bestämda tröskelvärdet på högsta tillåtna dämpning.
I figur 2a visas en sidvy över ett ben 114 som är böjt i sin fria ände enligt en första utföringsform av uppfinningen. Samma används. hänvisningsbeteckningar som i figurerna la och lb Figuren är ej skalenlig. I föreliggande exempel böjdes 0.7 mm av benänden i en vinkel v av 30°. Lödfogen 112 är i föreliggande fall tjockare under det böjda partiet än under det oböjda partiet av benet.
Då böjen är placerad längst ut i den fria änden kommer hastigheten för en redan initierad spricka att avta allteftersom fogen blir tjockare.
I figur 2b visas en sidvy över ett ben 114 som är böjt vid den ände som är närmast transistorn, enligt en andra utföringsform av uppfinningen. Samma hänvisningsbeteckningar som i figurerna la och lb används. Figuren är ej skalenlig. I föreliggande fall är transistorn nágot upphöjd i jämförelse med kretskortsytan, varför botten på kapseln 113 ritats tjockare än i figur 2a. Vid lödning av benet trycks benet mot ledarens kontaktyta 120a, varvid benet 114 böjs vid sin infästning i kapseln 113 närmast 508 139 1o transistorn. Härigenom erhålls en avsmalnande lödfog 112 som är tjockast närmast transistorn.
Tiden för en spricka att bildas beror, såsom tidigare nämnts, av lödfogens tjocklek. Det tar alltså längre tid för en spricka att initieras i en tjockare lödfog.
Enligt det utföringsexempel som àskådliggörs i figur 2b är transistorbenet 2 mm långt och dess förskjutning i vertikalled efter böjning är 0.2 mm. Detta ger en böjningsvinkel v som är ca 5°.
Det är naturligtvis möjligt att böja benet på andra ställen och beroende på benlängden och hur stor del av benet som böjs kan böjningsvinkeln variera. Exempelvis kan en avsmalnande lödfog, såsom i föregående exempel, erhållas även om benet böjs en bit ut från infästningen vid transistorn.
I samtliga ovan beskrivna utföringsexempel görs böjningen så stor som den högst tillåts vara utan att tröskelnivån på signaldämpningen överskrides.
Om benen ska vara både långa och böjda måste benlängden och benböjningen avpassas så att inte det förutbestämda tröskelvärdet överstigs.
Det visade sig vid test vara viktigt att benens kontaktyta gentemot lödfogen är homogen. Om benen skulle innefatta urtag brister lödfogen snabbare än om benen är homogena. Detta beror på att en eventuell spricka kan vandra upp i ett urtag, varvid sprickan erhåller en förkortad sträcka att vandra innan avbrott sker. 11 508 139 Påverkan av benmaterialet testades också och det visade sig att ben av legeringen Al1oy42 gav något bättre hållbarhet hos anslutningsanordningen än ben av koppar.
Försök utfördes där anslutningsanordningen enligt uppfinningen jämfördes med en konventionell anslutningsanordning.
Komponentbenen gjordes härvid så långa som möjligt utan att överskrida ett förutbestämt tröskelvärde för signaldämpningen, d v s längden var lika med den bestämda maxlängden. Benens fria ändar böjdes i enlighet med det beskrivna utföringsexemplet i figur 2a.
Benen var tillverkade av legeringen Alloy42. Benen löddes fast vid kontaktplattorna medelst lodet med sammansättningen 25%Sn+62%Pb+3%Ag+l0%Sb. Därefter utsattes anslutningsanordningen för temperaturcykling där temperaturen varierades över ett temperaturintervall pä +5°C till +l30°C.
Detta temperaturintervall är betydligt större än det temperaturintervall som lödfogen förväntas utsättas för under drift. Ett sà stort temperaturintervall har valts för att påskynda utmattningen. Under normal drift kan det ta flera är innan en lödfog' brister. Tiden tills lödfogen försämrats så mycket att dess hállfasthet ansågs oacceptabel mättes.
Kriterierna för att lödfogen försämrats sà mycket att dess hàllfasthet ej ansàgs acceptabel var: förekomst av spricka, eller resistansökning med 10%, eller uppkomst av kornförstoring.
Resultatet jämfördes med resultatet av samma test för den konventionella anslutningsanordningen, varvid komponentbenen var kortare och homogena och fastlödda vid underlaget medelst lodet 62%Sn+36%Pb+2%Ag. Komponentbenen var i föreliggande fall 508 139 12 tillverkade av Alloy42 då detta material är vanligast hos dylika komponentben.
Resultatet av jämförelsen blev att den uppfinningsenliga anslutningsanordningen erhöll ca 2 gånger längre livslängd än en konventionell anslutningsanordning.
Det tidigare nämnda lodet 80%Au+20%Sn saknar helt korntillväxt och livslängden ökar även vid användning av detta lod.
Som framgår av beskrivningen påverkas anslutningen av högeffektkomponenten av ett stort antal faktorer. Dessa faktorer är till karaktären mycket olika och berör exempelvis hállfasthet inse hur och signalkvalitet. Uppfinningstanken ligger i att väsentliga faktorer skall väljas och provas och hur valda faktorer ska kombineras.

Claims (28)

10 15 20 25 13 508 139 PATENTKRAV
1. Metod för elektrisk anslutning av en högeffektkomponent (111) till ledare (120) på ett kretskort (119), varvid högeffektkomponenten innefattar över kretskortet (119) utskjutande, elektriskt ledande, anslutningar (114) avsedda att anslutas till ledarna (120) medelst ett elektriskt ledande fästmaterial (112), vilken högeffektkomponent (111) utsätts för upprepade temperaturväxlingar och vilken högeffektkomponent via (114) anslutningarna överför elektriska högfrekventa signaler (S) till ledarna (120), k ä n n e t e c k n a d av stegen: bestämning av tröskelvärde för högsta tillåtna signaldämpning (Pm/Pm) på de högfrekventa elektriska signalerna (S); bestämning av den maximala längd som anslutningarna (114) kan ha utan att tröskelvärdet på dämpningen överskrides; val av längd pà de utskjutande anslutningarna (114), så att nämnda maximala längd ej överskrides; framställning av anslutningarna med den nämnda valda längden; val av ett lod som elektriskt ledande fästmaterial, vilket lod väsentligen saknar korntillväxt inom ett förutbestämt temperaturintervall; anslutning av anslutningarna (114) till ledarna (120) genom lödning med nämnda lod.
2. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av val av längd på de utskjutande anslutningarna (114), så att de är så långa som den maximala längden tillåter.
3. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av böjning av anslutningarna (114), så att de innefattar minst 10 15 20 25 508 139 14 ett böjt parti, vilket utformas så att tröskelvärdet pà signaldämpningen underskrides.
4. Metod enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att anslutningarnas fria ändar omfattar det böjda partiet.
5. Metod enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att den ände av anslutningarna (114) som utskjuter från högeffektkomponenten (111) omfattar det böjda partiet.
6. Metod för elektrisk anslutning av en högeffektkomponent (111) till ledare (120) på ett kretskort (119), varvid högeffektkomponenten innefattar över kretskortet utskjutande, elektriskt ledande anslutningar (114) avsedda att anslutas till ledarna (120) medelst ett elektriskt ledande fästmaterial (112), vilken högeffektkomponent (111) utsätts för upprepade temperaturväxlingar och vilken högeffektkomponent via anslutningarna (114) överför elektriska högfrekventa signaler (S) till ledarna (120), k ä n n e t e c k n a d av stegen: bestämning av tröskelvärde för högsta tillåtna signaldämpning (Pm/PM) på de högfrekventa elektriska signalerna (S); utformning av anslutningarnas (114) kontaktyta så att den innefattar minst ett böjt parti, vars böjning är så stor som högst kan tillåtas utan att tröskelvärdet pà signaldämpningen överskrides; val av ett lod som elektriskt ledande fästmaterial, vilket lod väsentligen saknar korntillväxt inom ett förutbestämt temperaturintervall; anslutning av anslutningarna (114) till ledarna (120) genom lödning med nämnda lod. 10 15 20 25 is 508 139
7. Metod enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att anslutníngarnas fria ändar omfattar det böjda partiet.
8. Metod enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att den ände av anslutningarna (114) som utskjuter från högeffektkomponenten (111) omfattar det böjda partiet.
9. Metod enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av bestämning av den maximala längd som anslutningarna (114) kan ha utan att tröskelvärdet pà signaldämpningen överskrides; val av längd på de utskjutande anslutningarna (114), så att nämnda maximala längd ej överskrides; framställning av anslutningarna med den nämnda valda längden.
10. Metod enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av val av längd på de utskjutande anslutningarna (114), så att de är så långa som den maximala längden tillåter.
11. Metod enligt något av krav 1-10, k ä n n e t e c k n a d av att en legering innehållande 25%Sn+62%Pb+2%Ag+10%Sb 'väljs som lod.
12. Metod enligt något av krav 1-10, k ä n n e t e c k n a d av att en legering innehållande 80%Au+20%Sn väljs som lod.
13. Metod enligt något av krav 1-12, k ä n n e t e c k n a d av att koppar (Cu) väljs som material för anslutningarna (114).
14. Metod enligt något av krav 1-12, k ä n n e t e c k n a d av att en legering med sammansättningen 42%Ni+58%Fe väljs som material för anslutningarna (114).
15. Metod enligt något av krav 1-14, k ä n n e t e c k n a d av att högeffektkomponenten är en högeffekttransistor. 10 15 20 25 .508 139 16
16. Anslutningsanordning för elektrisk anslutning av en högeffektkomponent (111) till ledare (120) pà ett kretskort (112), innefattande: från högeffektkomponenten, över kretskortet utskjutande, elektriskt ledande anslutningar (114) avsedda att anslutas till ledarna (120); ett elektriskt ledande fästmaterial (112) som förbinder de respektive anslutningarna (114) med ledarna (120); vilken högeffektkomponent utsätts för upprepade temperaturväxlingar och vilken högeffektkomponent via anslutningarna (114) överför elektriska högfrekventa signaler (S) till ledarna (120), k ä n n e t e c k n a d av att det elektriskt ledande fästmaterialet (112) är ett lod som väsentligen saknar korntillväxt inom ett förutbestämt temperaturintervall; anslutningarnas (114) längd ej överstiger den maximala längd som kan utnyttjas, utan att en förutbestämd högsta signaldämpning (Pm/PN) på den elektriska högfrekventa signalen (S) överskrides.
17. Anslutningsanordning enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a d av att anslutningarna (114) är så långa som den maximala längden tillåter.
18. Anslutningsanordning enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a d av att anslutningarnas (114) kontaktyta är så utformad att den innefattar minst ett böjt parti, vars böjning är så stor som kan högst kan tillåtas utan att tröskelvärdet på signaldämpningen överskrides.
19. Anslutningsanordning enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d av att anslutningarnas fria ändar omfattar det böjda partiet. lO 15 20 25 17 ses 139
20. Anslutningsanordning enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d av att den ände av anslutningarna (114) som utskjuter fràn högeffektkomponenten (111) omfattar det böjda partiet.
21. Anslutningsanordning för elektrisk anslutning av en högeffektkomponent (111) till ledare (120) pà ett kretskort (119), innefattande: från högeffektkomponenten, över kretskortet utskjutande, elektriskt ledande anslutningar (114) avsedda att anslutas till ledarna (120); ett elektriskt ledande fästmaterial (112) som förbinder de respektive anslutningarna (114) med ledarna (120); vilken högeffektkomponent utsätts för upprepade temperaturväxlingar och vilken högeffektkomponent via anslutningarna (114) överför elektriska högfrekventa signaler (S) till ledarna (120), k ä n n e t e c k n a d av att det elektriskt ledande fästmaterialet (112) är ett lod som väsentligen saknar korntillväxt inom ett förutbestämt temperaturintervall; anslutningarnas (114) kontaktyta är utformad så att den innefattar minst ett böjt parti, vars böjning är så stor som kan högst kan tillåtas utan att en förutbestämd högsta signaldämpning (Pm/Pm) på den elektriska högfrekventa signalen (S) överskrides. Å- _' "1.r.['>f
22..Metöö enligt ,-'l-v>,r/] krav 21, k ä n n e t e c k n a d av att anslutningarnas fria ändar omfattar det böjda partiet¿
23. Anslutningsanordning enligt krav 21, k ä n n e t e c k n a d av att den ände av anslutningarna (114) sonn utskjuter från högeffektkomponenten (111) omfattar det böjda partiet. 10 15 508 139 18
24. Anslutningsanordning enligt krav 21, k ä n n e t e c k n a d av att anslutningarnas (114) längd ej överstiger den maximala längd som kan utnyttjas, utan att en förutbestämd högsta signaldämpning (Pm/Pm) pá den elektriska högfrekventa signalen (S) överskrides.
25. Anslutningsanordning enligt krav 24, k ä n n e t e c k n a d av att anslutningarna är så långa som den maximala längden tillåter.
26. Anslutningsanordning enligt något av krav 16-26, k ä n n e t e c k n a t av att anslutningarna (114) är tillverkade av koppar (Cu).
27. Anslutningsanordning enligt något av krav 16-24, k ä n n e t e c k n a t av att anslutningarna (114) år tillverkade av en legering med sammansättningen 42%Ni+58%Fe.
28. Anslutningsanordning enligt något av krav 16-27, k ä n n e t e c k n a t av att högeffektkomponenten är en högeffekttransistor.
SE9604703A 1996-12-20 1996-12-20 Metod och anordning för anslutning av elektrisk komponent till kretskort SE508139C2 (sv)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9604703A SE508139C2 (sv) 1996-12-20 1996-12-20 Metod och anordning för anslutning av elektrisk komponent till kretskort
PCT/SE1997/002115 WO1998028959A1 (en) 1996-12-20 1997-12-16 Method and device for connecting electrical components to printed circuit boards
BR9713767-7A BR9713767A (pt) 1996-12-20 1997-12-16 Processo e sistema de conexão para conexão elétrica de um componente de alta potência a condutores em uma placa de circuitos.
CA002275651A CA2275651A1 (en) 1996-12-20 1997-12-16 Method and device for connecting electrical components to printed circuit boards
AU55018/98A AU5501898A (en) 1996-12-20 1997-12-16 Method and device for connecting electrical components to printed circuit boards
US08/993,777 US6101099A (en) 1996-12-20 1997-12-18 Method and device for connecting electrical components to printed circuit boards

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9604703A SE508139C2 (sv) 1996-12-20 1996-12-20 Metod och anordning för anslutning av elektrisk komponent till kretskort

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9604703D0 SE9604703D0 (sv) 1996-12-20
SE9604703L SE9604703L (sv) 1998-06-21
SE508139C2 true SE508139C2 (sv) 1998-08-31

Family

ID=20405065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9604703A SE508139C2 (sv) 1996-12-20 1996-12-20 Metod och anordning för anslutning av elektrisk komponent till kretskort

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6101099A (sv)
AU (1) AU5501898A (sv)
BR (1) BR9713767A (sv)
CA (1) CA2275651A1 (sv)
SE (1) SE508139C2 (sv)
WO (1) WO1998028959A1 (sv)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6246011B1 (en) * 1998-12-02 2001-06-12 Nortel Networks Limited Solder joint reliability
US6876085B1 (en) * 2001-09-24 2005-04-05 Nortel Networks Limited Signal layer interconnect using tapered traces
JP2008060430A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Daikin Ind Ltd 電力変換装置
WO2016039413A1 (ja) * 2014-09-11 2016-03-17 日本精工株式会社 多極リード部品及び基板の接続装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3567771D1 (en) * 1984-11-02 1989-02-23 Siemens Ag Wave resistance-adapted chip support for a microwave semiconductor
EP0258444B1 (en) * 1986-02-07 1993-08-25 Fujitsu Limited Semiconductor device
EP0264635B1 (de) * 1986-09-25 1991-08-21 Siemens Aktiengesellschaft Elektrisch leitfähiger Klebstoff für hohen Temperaturbereich
US4777564A (en) * 1986-10-16 1988-10-11 Motorola, Inc. Leadform for use with surface mounted components
JPS6450444U (sv) * 1987-09-22 1989-03-29
US5075759A (en) * 1989-07-21 1991-12-24 Motorola, Inc. Surface mounting semiconductor device and method
US5028741A (en) * 1990-05-24 1991-07-02 Motorola, Inc. High frequency, power semiconductor device
US5241134A (en) * 1990-09-17 1993-08-31 Yoo Clarence S Terminals of surface mount components
EP0563873B1 (en) * 1992-04-03 1998-06-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. High frequency ceramic multi-layer substrate
US5347160A (en) * 1992-09-28 1994-09-13 Sundstrand Corporation Power semiconductor integrated circuit package
AU5616194A (en) * 1992-12-09 1994-07-04 Olin Corporation Electronic package sealed with a dispensable adhesive
US5395876A (en) * 1993-04-19 1995-03-07 Acheson Industries, Inc. Surface mount conductive adhesives
BE1007856A3 (nl) * 1993-12-06 1995-11-07 Philips Electronics Nv Samenstellen van een printplaat en tenminste een component alsmede werkwijze voor het bevestigen van een component aan een printplaat.
JP2673098B2 (ja) * 1994-08-03 1997-11-05 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション プリント配線基板及び実装構造体
US5521406A (en) * 1994-08-31 1996-05-28 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit with improved thermal impedance

Also Published As

Publication number Publication date
AU5501898A (en) 1998-07-17
WO1998028959A1 (en) 1998-07-02
US6101099A (en) 2000-08-08
SE9604703D0 (sv) 1996-12-20
BR9713767A (pt) 2000-02-01
CA2275651A1 (en) 1998-07-02
SE9604703L (sv) 1998-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0425316B1 (en) Electric connector
Scaff et al. Development of silicon crystal rectifiers for microwave radar receivers
EP0461864A1 (en) Self-resetting overcurrent protection element
KR20160117049A (ko) 실리콘 러버 소켓
JP2002311052A (ja) ブレード状接続針
EP0247927A1 (en) Apparatus and method for high temperature environmental testing of a semiconductor device
US5854558A (en) Test board for testing a semiconductor device and method of testing the semiconductor device
US20240250113A1 (en) High Frequency And High Power Thin-Film Component
US6664874B2 (en) Mounting structure of high-frequency wiring board
SE508139C2 (sv) Metod och anordning för anslutning av elektrisk komponent till kretskort
EP0737027A3 (en) Integrated circuit testing board having constrained thermal expansion characteristics
SE508138C2 (sv) Metod och anordning för anslutning av elektrisk komponent till kretskort
US6437989B1 (en) Circuit board with an electronic component and a method for producing a connection between the circuit board and the component
US7252514B2 (en) High density space transformer and method of fabricating same
JP7404426B2 (ja) 電流検出用抵抗器及び電流検出用抵抗器の製造方法
US6281693B1 (en) Semiconductor device test board and a method of testing a semiconductor device
CA2310711C (en) Circuit board with an electronic component and a method for producing a connection between the circuit board and the component
Elger et al. Reliability of SAC+ Solders for LED Packages
US6664630B2 (en) Semiconductor device
Meier et al. Reliability Testing of FCCSP Packages for Automotive Applications
AU2023204342B2 (en) Semiconductor device, printed circuit board (PCB), and method of interfacing control pin (gate pin) of a power semiconductor device (MOSFET) to a printed circuit board (PCB) in a battery management system (BMS)
JPWO2018207396A1 (ja) 半導体装置
Mach et al. Climatic Aging of Conductive Adhesive Joints on Pads with Different Surface Finishes
RU2076394C1 (ru) Электропроводящая клеевая композиция для монтажа кристаллов интегральных микросхем
JPH0878554A (ja) Bga型半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed