Wpływ rozmieszczenia pustek lutowniczych na parametry cieplne tranzystorów MOSFET

• Autorzy: Pietruszka Adrian , Górecki Paweł , Tarasiuk Jacek , Skwarek Agata

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.09.19

Warianty tytułu

EN

Influence of the location of solder the thermal parameters of the MOSFET transistors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano wpływ występowania oraz lokalizacji dużych pustek w połączeniu lutowanym pada termicznego na parametry cieplne tranzystora MOSFET. Na potrzeby realizacji prac badawczych zaprojektowano i wykonano serię próbek testowych, których parametry termiczne zmierzono za pomocą pośredniej metody elektrycznej. Przeprowadzono analizę statystyczną otrzymanych wyników oraz wykonano zdjęcia RTG pada termicznego wybranych próbek testowych. W niniejszym artykule analizowano wpływ występowania pustek lutowniczych w padzie termicznym, na parametry termiczne tranzystora MOSFET. Określono wpływ lokalizacji pustek wewnątrz połączenia lutowanego.

EN

The article describes the influence of the occurrence and location of large voids in the solder joint at the thermal pad of the MOSFET transistor influencing its thermal parameters. For the purposes of the research work, a series of test samples were designed and fabricated, the thermal parameters were measured using an indirect electrical method. Statistical analysis of the obtained results was performed and X-ray images of the thermal pad of selected test samples were taken. This paper analyzes the effect of the presence of solder voids in the thermal pad, on the thermal parameters of the MOSFET transistor. The effect of the location of the voids inside the solder joint was determined.

Słowa kluczowe

PL

MOSFET; parametry termiczne; lutowanie; pustka lutownicza

EN

MOSFET; thermal parameter; soldering; solder void

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 9
• Strony: 94--98
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pietruszka Adrian

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Elektroniki Morskiej, ul. Morska 81-87

• https://orcid.org/0000-0001-5544-2373

autor

Górecki Paweł

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Elektroniki Morskiej, ul. Morska 81-87

• https://orcid.org/0000-0003-3755-2311

autor

Tarasiuk Jacek

• AGH, Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Fizyki Materii Skondensowanej, ul. Reymonta 19

• https://orcid.org/0000-0002-6263-0740

autor

Skwarek Agata

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Elektroniki Morskiej, ul. Morska 81-87
• Sieć Badawcza Łukasiewicz, Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki w Krakowie

• https://orcid.org/0000-0001-8573-9223

Bibliografia

• [1] K. Ma, N. He, M. Liserre and F. Blaabjerg, "Frequency-Domain Thermal Modeling and Characterization of Power Semiconductor Devices," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 31, no. 10, pp. 7183-7193, Oct. 2016, doi: 10.1109/TPEL.2015.2509506.
• [2] B. Jayant Baliga.: Advanced Power MOSFET Concepts, Springer Science+Business Media, New York, USA, 2010.
• [3] Z. Zhang, Y. Liu.: High Frequency MOSFET Gate Drivers. Technologies and Applications, The Institution of Engineering and Technology, London, United Kingdom, 2017.
• [4] K. Górecki, P. Ptak.: Influence of the area of a thermal pad on optical and thermal parameters of LED modules, Circuit World, 46 (2020), nr. 2, 65-70.
• [5] D. C. Katsis and J. D. van Wyk, "Void induced thermal impedance in power semiconductor modules: some transient temperature effects," IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 39, No. 5, pp. 1239-1246, 2003, doi: 10.1109/TIA.2003.816527.
• [6] M. Sobolewski, B. Dziurdzia: Experimental approach to thermal conductivity of macro solder joints with voids, Soldering & Surface Mount Technology, 2019, Vol. 31 No. 3, pp. 181-191, doi: 10.1108/SSMT-11-2018-0050.
• [7] A. Pietruszka, P. Górecki, S. Wroński, B. Illés, A. Skwarek: The Influence of Soldering Profile on the Thermal Parameters of Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs). Appl. Sci. 2021, 11, 5583, doi: https://doi.org/10.3390/app11125583.
• [8] K. Górecki, K. Posobkiewicz.: Selected Problems of Power MOSFETs Thermal Parameters Measurements, Energies, 2021, 14, 8353. https://doi.org/10.3390/en14248353.
• [9] L. Chen, M. Paulasto-Krockel, U. Frohler, D. Schweitzer and H. Pape, "Thermal impact of randomly distributed solder voids on Rth-JC of MOSFETs," 2008 2nd Electronics System-Integration Technology Conference, 2008, pp. 237-244, doi: 10.1109/ESTC.2008.4684356.
• [10] Raypah, M., Devarajan, M. and Mahmud, S., "Investigation on effects of solder paste voids on thermal and optical performance of white high-power surface-mounted device LEDs", Soldering & Surface Mount Technology, Vol. 32 No. 2, pp. 104-114, 2019. https://doi.org/10.1108/SSMT-04-2019-0014.
• [11] Karta katalogowa IPB090N06N3 G: https://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/n-channel/ipb090n06n3-g/ (dostęp: 20.02.2022).
• [12] L. Ning-Cheng.: Reflow Soldering Processes and Troubleshooting: SMT, BGA, CSP and Flip Chip Technologies, Newnes, Boston, 2002.
• [13] Y. Avenas, L. Dupont, Z. Khatir: Temperature Measurement of Power Semiconductor Devices by Thermo-Sensitive Electrical Parameters-A Review, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 27, No. 6, pp. 3081-3092, 2012, DOI: 10.1109/TPEL.2011.2178433.
• [14] K. Górecki, P. Górecki: Wpływ wyboru parametru termoczułego na zmierzone wartości rezystancji termicznej tranzystora IGBT, Przegląd Elektrotechniczny, Vol. 96, No. 12, pp. 106-109. 2020, DOI: 10.15199/48.2020.12.20.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).