Ein chinesischer Kunde hat diese Woche eine interessante Frage zum Volumenwiderstand von Lot gestellt. Mein Freund Eric Bastow schlug vor, dass Indium dies in einem Blogbeitrag für alle zugänglich macht.
Leistungshalbleiter-Ingenieure sind sich darüber im Klaren, dass der RDSON (der Source-Drain-Widerstand im "eingeschalteten" oder vorgespannten Zustand) eine wichtige Kennzahl für ein Gerät mit geringem Stromverbrauch ist. Da dieser Widerstand lediglich zu Energie(Joule-Thompson)-Verlusten in Form von Wärme führt, gilt: je niedriger der RDSON, desto besser. Die meisten Bauelemente haben einenRDSON , der die pragmatischen Einschränkungen von Kosten, elektrischem Systemdesign und DFM ausgleichen muss. Dieser Ziel-RDSON muss auch über die geplante Lebensdauer des Bauteils stabil sein, was bei bleihaltigen (High-Pb) Loten mit Sperrschichttemperaturen von annähernd 200 °C zunehmend Anlass zur Sorge gibt.
Bei klammergebundenen Bauelementen trägt mit dem Wegfall der Drahtbindungen der Chip selbst am meisten zum Gesamtwiderstand des Bauelements bei. Dies führt dazu, dass der Chip immer dünner wird, was oft zu ungewöhnlichen Ergebnissen führt, wie z. B. vermehrte Lückenbildung aufgrund der Biegung des Chips (+), die flüchtige Stoffe einschließt, und zunehmende Bedenken über Leckströme aufgrund von Alphateilchen.
Jetzt richtet sich die Aufmerksamkeit auf die Lötstelle, die einen wesentlichen Beitrag zum Gesamt-RDSON leistet. Wie können wir also diesen Wert für jede Lötstelle abschätzen? Erstens, die Grundlagen. Erinnern Sie sich daran:
Leitfähigkeit = (1 / spezifischer Widerstand)
Die Indium Corporation verfügt über eine Vielzahl von Daten zu Lötlegierungen, darunter auch ein Maß für die Massenleitfähigkeit der Legierung als Prozentsatz des IACS-Standards von 1/1,72 mikroOhm.cm, was also ein umgekehrtes volumetrisches Maß für den spezifischen Widerstand ist. Wie ist das volumetrisch? Ich möchte Ihnen das am Beispiel einer Die-Attach-Lötstelle erläutern, bei der der Strom in der z-Achse fließt und der Kunde wissen möchte, welchen Beitrag zum RDSON diese eine Lötstelle leistet.
Bei Verwendung von Indalloy 151 (92,5Pb/5Sn/2,5Ag) beträgt die elektrische Leitfähigkeit 8,6 % von (1/1,72micro.Ohm.cm) oder 0,086/1,72microOhm.cm, was einem spezifischen Widerstand von 20microOhm.cm entspricht. Mit diesem Wert lässt sich der Widerstand in der z-Achse (Rz) leicht berechnen:
Rz = 20microOhm.cm * (z / x.y)
Bei einer Lötstelle mit einer Dicke von 50 Mikrometern und einer Größe von 2 mm x 2 mm beträgt der Widerstand also 2,5 mikroOhm. Bei einemRDSON mit einem zulässigen Grenzwert von 2mOhm entspricht dies nur 0,125% des Grenzwerts.
Beachten Sie, dass bei einer Clip-Bonding-Anwendung drei oder mehr Lötschichten verwendet werden können (LF-Die / Die-Clip / Clip-LF usw.), so dass der Beitrag zum RDSON (einfache Summe der Widerstände) möglicherweise nicht vernachlässigbar ist.
Wie immer sind Kommentare und Korrekturen sehr willkommen.
Zum Wohl! Andy
