"Tecnologia è in continua evoluzione. Il settore industriale segue lo sviluppo e l'azienda si concentra sulle applicazioni più necessarie sul mercato e modifica il focus della produzione in base alle esigenze dei consumatori. AMX ha inventato un nuovo tipo di strumento di sinterizzazione Micro-Punch per la sua pressa di sinterizzazione, che può premere in modo indipendente ciascun componente sul substrato, chip, chip con una pressione specifica (termistore, IGBT, mosfet).
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La tecnologia è in continua evoluzione. Il settore industriale segue lo sviluppo e l'azienda si concentra sulle applicazioni più necessarie nel mercato e cambia il proprio focus di produzione in base alle esigenze dei consumatori. AMX ha inventato un nuovo tipo di strumento di sinterizzazione Micro-Punch per la sua pressa di sinterizzazione, che può premere indipendentemente ogni componente sul substrato, chip, chip con una pressione specifica (termistore, IGBT, MOSFET). Secondo AMX, lo strumento Micro-Punch garantisce una pressione uniforme ed elimina i seguenti problemi di alto valore: rottura dello stampo, inclinazione, delaminazione e vuoti. Lo strumento Micro-Punch non ha restrizioni sul numero o sul posizionamento dei chip; può adattarsi a qualsiasi dimensione e configurazione DBC, e può pressare indipendentemente gli stampi più sottili e piccoli, anche se molto vicini tra loro.
Sinterizzazione a pressione
La sinterizzazione a pressione di argento (Ag)/rame (Cu) (vedere la Figura 1) è un processo di trattamento termico applicato a materiali in polvere (cioè nanoparticelle) per fornire maggiore resistenza, integrità e conduttività. Secondo AMX, la sinterizzazione è attualmente considerata la tecnologia più affidabile per il collegamento di componenti elettronici di potenza. La pasta sinterizzata argento è attualmente il materiale più utilizzato. Il punto di fusione è di circa 960˚C e la conduttività termica della pasta sinterizzata con argento è compresa tra 130 e 250 W/(m·K). La pasta sinterizzata d'argento ha un'elevata adesione alla resina epossidica, può mantenere i componenti in una posizione fissa per una gestione eccellente e può generalmente aumentare la resa complessiva del processo. La prossima generazione richiede la sinterizzazione del rame, soprattutto per ottenere significativi risparmi sui costi. Rispetto ad altri metodi di incollaggio,
• Ha la migliore conduttività termica (》150 W/(m⋅K)).
• Ha la migliore conduttività.
• Fornisce i migliori risultati nei test di durata, anche 100 volte meglio delle interconnessioni saldate.
• Mostra una temperatura di rifusione più alta (>400˚C).
Secondo AMX, la sua tecnologia brevettata di sinterizzazione a pressione consente:
• Sinterizzazione di silicio e carburo di silicio su DBC/AMC e altri substrati elettrolitici o rame nudo
• Cornice/discreto
• Stampi incorporati, clip, guarnizioni, ecc.
• Interazione di diversi materiali, superfici e processi
Le nuove applicazioni includono interconnessione multilivello, moduli integrati, connessioni di componenti, distribuzione dell'alimentazione, conversione e stoccaggio di UPS, stazioni di ricarica, inverter, servomotori, radar e sensori.
Figura 1: diagramma schematico della sinterizzazione a pressione
Un nuovo metodo: Micro-Punch
Durante il processo di ricerca, l'azienda ha ottenuto un brevetto di innovazione, che ha ottenuto i migliori risultati dal processo di sinterizzazione, come mostrato in Figura 2. Questo è il sistema Micro-Punch, che è completamente diverso dal sistema tradizionale e presenta un miglioramento significativo rispetto il sistema precedente. Il primo sistema è costituito da un'unica pressa, che applica la stessa forza a tutti i componenti. Qualsiasi differenza di spessore dei vari componenti causerà inevitabilmente dei problemi. In altre parole, se lo strato di pasta è leggermente più spesso in un certo punto, tutta la forza della pressa viene applicata con precisione in quel punto, aumentando così la pressione in modo sproporzionato e aumentando il rischio di fessurazione del materiale.
L'azienda ha introdotto un'importante innovazione con il sistema Micro-Punch: ora utilizza una pressa dedicata per applicare la pressione in modo indipendente in ogni punto. Di conseguenza, il problema precedente è stato eliminato. Alessio Greci, Sales Manager di AMX, ha dichiarato: “I brevetti AMX hanno rivoluzionato questo settore produttivo. La concorrenza ha sviluppato alcune soluzioni intermedie e alternative, solitamente raggruppando diverse presse in sottogruppi, ma il sistema MicroPunch ha funzionato bene in termini di ripetibilità. Soprattutto nelle applicazioni di imballaggio avanzate, sebbene il costo di proprietà e il tempo di elaborazione siano gli stessi".
Figura 2: Uno dei metodi brevettati di AMX (a destra) e il metodo classico (a sinistra)
Figura 3: Evoluzione della tecnologia di sinterizzazione AG
Massima personalizzazione
Secondo AMX, il sistema Micro-Punch può essere personalizzato per soddisfare le esigenze dei clienti. In effetti, molti di loro si preoccupano maggiormente dell'accuratezza e dell'affidabilità della soluzione piuttosto che del suo costo. L'eliminazione dei danni materiali è il requisito principale. Questo requisito è più ovvio quando vari tipi di componenti elettronici (come una combinazione di diodi, mosfet e termistori) sono coinvolti nel processo. Utilizzando Micro-Punch, ogni piedino premistoffa è dedicato a un punto (vedere la Figura 4) e l'intero sistema può premere indipendentemente il termistore e l'IGBT.
Inoltre, secondo AMX, Micro-Punch può applicare pressioni diverse e indipendenti a vari componenti elettronici. In questo modo, se il cliente pensa che il componente sia più fragile e non risponda bene all'alta pressione, può ridurre leggermente la pressione. Pertanto, in fase di progettazione e secondo le specifiche del cliente, è possibile scegliere tra diverse pressioni e componenti applicati. Pertanto, la macchina di produzione finale è personalizzata per soddisfare le esigenze dell'utente finale. Ad esempio, è possibile definire il rapporto di pressione tra i vari pistoni e specificare un parametro che indichi che la pressione di un pistone deve essere doppia rispetto a quella dell'altro pistone.
"Ovviamente, questi parametri inizialmente selezionati possono essere modificati dal cliente ogni volta che il ciclo cambia, [essi] possono modificare di volta in volta la relazione tra le pressioni applicate", ha affermato Gracie. Ha continuato, "Il sistema Micro-Punch può gestire elementi molto vicini tra loro, perché in teoria questi componenti possono avere zero GAP e possono muoversi liberamente mentre si contattano l'uno con l'altro. La sinterizzazione è attualmente utilizzata in Semiconduttore applicazioni, come il SiC.”
Figura 4: Un singolo punzone consente di applicare la pressione individualmente.
Sinterizzazione nell'industria automobilistica
Negli ultimi anni, tutto nell'auto è stato saldato insieme. AMX implementa anche metodi di sinterizzazione a pressione nel settore automobilistico, in particolare per i moduli ad altissima potenza. Oggi il mercato richiede una maggiore miniaturizzazione e potenza elevata e la maggior parte delle attività dell'azienda si concentrerà su tali applicazioni. Esistono anche implementazioni di trasporto pubblico con treni, ma ovviamente non hanno problemi di spazio. La miniaturizzazione, infatti, interessa principalmente il settore automobilistico. Altre applicazioni dei moduli di potenza coinvolgono anche data center, gruppi di continuità e grandi trasformatori di potenza.
Sinterizzazione a pressione: una serie di parametri importanti
La differenza tra le diverse procedure di sinterizzazione non è tanto determinata dal tipo di parti da sinterizzare, quanto è determinata dalla selezione e dall'uso della sospensione. I clienti possono scegliere l'incolla e il flusso di lavoro da seguire. Ovviamente alcuni parametri iniziali sono scelti a priori, più o meno standard. Il processo di sinterizzazione richiede una temperatura di circa 250˚C, una pressione da 15 a 25 MPa e un tempo di circa tre minuti. Questo è il punto di partenza per descrivere l'intero processo.
Sulla base dei risultati iniziali, alcuni parametri possono essere modificati per ottenere i migliori risultati. Di solito, i clienti controllano l'influenza della forza o del calore, osservano come i componenti reagiscono a vari tipi di fatica e analizzano le singole parti al microscopio. Di solito, questi parametri vengono impostati dal produttore della pasta saldante e messi a punto uno per uno durante il test. Infine, la sinterizzazione a pressione è un processo che consente la sigillatura ad alta temperatura, con elevata affidabilità e perfetta ripetibilità, ed è attualmente considerata la soluzione migliore. Altri parametri devono essere valutati, come la temperatura e il coefficiente di dilatazione termica.
Doppio sistema di feedback
AMX fornisce un'opzione "doppio feedback". Questa è una caratteristica per evitare errori quando si applica pressione ai componenti. Controllare la pressione esercitata su due aspetti:
• Sulla stampa
• In un punto specifico in cui viene applicata la forza
Un doppio controllo usando una forza sensore valuta se la forza applicata alla pressa è coerente con la forza ricevuta dal componente. Dopo aver compreso l'intera area di sinterizzazione, è possibile calcolare la pressione applicata dall'alto e la forza teorica che vincola la forza di reazione e confrontarla con l'uscita del sensore (vedere la Figura 5). L'operatore, infatti, potrebbe rimuovere il piedino per la pulizia e poi dimenticarsi di sostituirlo. In questo caso, la pressione programmata sarà diversa dalla pressione effettiva applicata al componente, determinando un significativo squilibrio di forza. In altre parole, quando il piedino non applica la forza prevista, il sistema rileverà e avviserà l'operatore. Diversi sensori vengono utilizzati anche per la concentrazione di ossigeno e la temperatura, sebbene apparentemente ridondanti, vengono utilizzati per motivi di sicurezza (ad esempio, il sensore potrebbe non funzionare correttamente). Tutte queste informazioni vengono raccolte per ottenere una panoramica completa dell'intero processo.
Figura 5: Nella sinterizzazione a pressione, ogni pressa è controllata e completamente indipendente dalle altre presse.
La tecnologia è in continua evoluzione. Il settore industriale segue lo sviluppo e l'azienda si concentra sulle applicazioni più necessarie nel mercato e cambia il proprio focus di produzione in base alle esigenze dei consumatori. AMX ha inventato un nuovo tipo di strumento di sinterizzazione Micro-Punch per la sua pressa di sinterizzazione, che può premere indipendentemente ogni componente sul substrato, chip, chip con una pressione specifica (termistore, IGBT, MOSFET). Secondo AMX, lo strumento Micro-Punch garantisce una pressione uniforme ed elimina i seguenti problemi di alto valore: rottura dello stampo, inclinazione, delaminazione e vuoti. Lo strumento Micro-Punch non ha restrizioni sul numero o sul posizionamento dei chip; può adattarsi a qualsiasi dimensione o configurazione DBC, e può pressare indipendentemente gli stampi più sottili e piccoli, anche se molto vicini tra loro.
Sinterizzazione a pressione
La sinterizzazione a pressione di argento (Ag)/rame (Cu) (vedere la Figura 1) è un processo di trattamento termico applicato a materiali in polvere (cioè nanoparticelle) per fornire maggiore resistenza, integrità e conduttività. Secondo AMX, la sinterizzazione è attualmente considerata la tecnologia più affidabile per il collegamento di componenti elettronici di potenza. La pasta sinterizzata d'argento è attualmente il materiale più utilizzato. Il punto di fusione è di circa 960˚C e la conduttività termica della pasta sinterizzata con argento è compresa tra 130 e 250 W/(m·K). La pasta sinterizzata d'argento ha un'elevata adesione alla resina epossidica, può mantenere i componenti in una posizione fissa per una gestione eccellente e generalmente può aumentare la produzione totale del processo. La prossima generazione richiede la sinterizzazione del rame, soprattutto per ottenere significativi risparmi sui costi. Rispetto ad altri metodi di incollaggio,
• Ha la migliore conduttività termica (》150 W/(m⋅K)).
• Ha la migliore conduttività.
• Fornisce i migliori risultati nei test di durata, anche 100 volte meglio delle interconnessioni saldate.
• Mostra una temperatura di rifusione più alta (>400˚C).
Secondo AMX, la sua tecnologia brevettata di sinterizzazione a pressione consente:
• Sinterizzazione di silicio e carburo di silicio su DBC/AMC e altri substrati elettrolitici o rame nudo
• Cornice/discreto
• Stampi incorporati, clip, guarnizioni, ecc.
• Interazione di diversi materiali, superfici e processi
Le nuove applicazioni includono interconnessione multilivello, moduli integrati, connessioni di componenti, distribuzione dell'alimentazione, conversione e stoccaggio di UPS, stazioni di ricarica, inverter, servomotori, radar e sensori.
Figura 1: diagramma schematico della sinterizzazione a pressione
Un nuovo metodo: Micro-Punch
Durante il processo di ricerca, l'azienda ha ottenuto un brevetto di innovazione, che ha ottenuto i migliori risultati dal processo di sinterizzazione, come mostrato in Figura 2. Questo è il sistema Micro-Punch, che è completamente diverso dal sistema tradizionale e presenta un miglioramento significativo rispetto il sistema precedente. Il primo sistema è costituito da un'unica pressa, che applica la stessa forza a tutti i componenti. Qualsiasi differenza di spessore dei vari componenti causerà inevitabilmente dei problemi. In altre parole, se lo strato di pasta è leggermente più spesso in un certo punto, tutta la forza della pressa viene applicata con precisione in quel punto, aumentando così la pressione in modo sproporzionato e aumentando il rischio di fessurazione del materiale.
L'azienda ha introdotto un'importante innovazione con il sistema Micro-Punch: ora utilizza una pressa dedicata per applicare la pressione in modo indipendente in ogni punto. Di conseguenza, il problema precedente è stato eliminato. Alessio Greci, Sales Manager di AMX, ha dichiarato: “I brevetti AMX hanno rivoluzionato questo settore produttivo. La concorrenza ha sviluppato alcune soluzioni intermedie e alternative, solitamente raggruppando diverse presse in sottogruppi, ma il sistema MicroPunch ha funzionato bene in termini di ripetibilità. Soprattutto nelle applicazioni di imballaggio avanzate, sebbene il costo di proprietà e il tempo di elaborazione siano gli stessi".
Figura 2: Uno dei metodi brevettati di AMX (a destra) e il metodo classico (a sinistra)
Figura 3: Evoluzione della tecnologia di sinterizzazione AG
Massima personalizzazione
Secondo AMX, il sistema Micro-Punch può essere personalizzato per soddisfare le esigenze dei clienti. In effetti, molti di loro si preoccupano più dell'accuratezza e dell'affidabilità della soluzione che del suo costo. L'eliminazione dei danni materiali è il requisito primario. Questo requisito è più ovvio quando nel processo sono coinvolti vari tipi di componenti elettronici (come una combinazione di diodi, MOSFET e termistori). Utilizzando Micro-Punch, ogni piedino premistoffa è dedicato a un punto (vedi Figura 4) e l'intero sistema può premere indipendentemente il termistore e l'IGBT.
Inoltre, secondo AMX, Micro-Punch può applicare pressioni diverse e indipendenti a vari componenti elettronici. In questo modo, se il cliente pensa che il componente sia più fragile e non risponda bene all'alta pressione, può ridurre leggermente la pressione. Pertanto, in fase di progettazione e secondo le specifiche del cliente, è possibile scegliere tra diverse pressioni e componenti applicati. Pertanto, la macchina di produzione finale è personalizzata per soddisfare le esigenze dell'utente finale. Ad esempio, è possibile definire il rapporto di pressione tra i vari pistoni e specificare un parametro che indichi che la pressione di un pistone deve essere doppia rispetto a quella dell'altro pistone.
"Ovviamente, questi parametri inizialmente selezionati possono essere modificati dal cliente ogni volta che il ciclo cambia, [essi] possono modificare di volta in volta la relazione tra le pressioni applicate", ha affermato Gracie. Ha continuato, "Il sistema Micro-Punch può gestire elementi molto vicini tra loro, perché in teoria questi componenti possono avere zero GAP e possono muoversi liberamente mentre si contattano l'uno con l'altro. La sinterizzazione è attualmente utilizzata in semiconduttore applicazioni, come il SiC.”
Figura 4: Un singolo punzone consente di applicare la pressione individualmente.
Sinterizzazione nell'industria automobilistica
Negli ultimi anni, tutto nell'auto è stato saldato insieme. AMX implementa anche metodi di sinterizzazione a pressione nel settore automobilistico, in particolare per i moduli ad altissima potenza. Oggi il mercato richiede una maggiore miniaturizzazione e potenza elevata e la maggior parte delle attività dell'azienda si concentrerà su tali applicazioni. Esistono anche implementazioni di trasporto pubblico con treni, ma ovviamente non hanno problemi di spazio. La miniaturizzazione, infatti, interessa principalmente il settore automobilistico. Altre applicazioni dei moduli di potenza coinvolgono anche data center, gruppi di continuità e grandi trasformatori di potenza.
Sinterizzazione a pressione: una serie di parametri importanti
La differenza tra le diverse procedure di sinterizzazione non è tanto determinata dal tipo di parti da sinterizzare, quanto è determinata dalla selezione e dall'uso della sospensione. I clienti possono scegliere l'incolla e il flusso di lavoro da seguire. Ovviamente alcuni parametri iniziali sono scelti a priori, più o meno standard. Il processo di sinterizzazione richiede una temperatura di circa 250˚C, una pressione da 15 a 25 MPa e un tempo di circa tre minuti. Questo è il punto di partenza per descrivere l'intero processo.
Sulla base dei risultati iniziali, alcuni parametri possono essere modificati per ottenere i migliori risultati. Di solito, i clienti controllano l'influenza della forza o del calore, osservano come i componenti reagiscono a vari tipi di fatica e analizzano le singole parti al microscopio. Di solito, questi parametri vengono impostati dal produttore della pasta saldante e messi a punto uno per uno durante il test. Infine, la sinterizzazione a pressione è un processo che consente la sigillatura ad alta temperatura, con elevata affidabilità e perfetta ripetibilità, ed è attualmente considerata la soluzione migliore. Altri parametri devono essere valutati, come la temperatura e il coefficiente di dilatazione termica.
Doppio sistema di feedback
AMX fornisce un'opzione "doppio feedback". Questa è una caratteristica per evitare errori quando si applica pressione ai componenti. Controllare la pressione esercitata su due aspetti:
• Sulla stampa
• In un punto specifico in cui viene applicata la forza
Un doppio controllo utilizzando un sensore di forza valuta se la forza applicata alla pressa è coerente con la forza ricevuta dal componente. Dopo aver compreso l'intera area di sinterizzazione, è possibile calcolare la pressione applicata dall'alto e la forza teorica che vincola la forza di reazione e confrontarla con l'uscita del sensore (vedere la Figura 5). L'operatore potrebbe infatti rimuovere il piedino per la pulizia e poi dimenticarsi di sostituirlo. In questo caso, la pressione programmata sarà diversa dalla pressione effettiva applicata al componente, determinando un significativo squilibrio di forza. In altre parole, quando il piedino non applica la forza prevista, il sistema rileverà e avviserà l'operatore. Diversi sensori vengono utilizzati anche per la concentrazione di ossigeno e la temperatura, sebbene apparentemente ridondanti, vengono utilizzati per motivi di sicurezza (ad esempio, il sensore potrebbe non funzionare correttamente). Tutte queste informazioni vengono raccolte per ottenere una panoramica completa dell'intero processo.
Figura 5: Nella sinterizzazione a pressione, ogni pressa è controllata e completamente indipendente dalle altre presse.