Esta semana, un cliente chino me ha hecho una pregunta interesante sobre la resistividad volumétrica de la soldadura. Mi amigo Eric Bastow sugirió que Indium lo pusiera a disposición de todos a través de una entrada de blog.
Los ingenieros de semiconductores de potencia saben que un factor clave para un dispositivo de bajo consumo es la RDSON (la resistencia fuente-drenaje en el estado "encendido" o polarizado hacia delante). Dado que esta resistencia sólo produce pérdidas de energía (Joule-Thompson) en forma de calor, cuanto menor sea la RDSON, mejor. La mayoría de los dispositivos tienen una RDSON que debe equilibrar las limitaciones pragmáticas de coste, diseño eléctrico del sistema y DFM. Esta RDSON objetivo también debe ser estable a lo largo de la vida útil prevista de la pieza, algo que cada vez resulta más preocupante en el caso de las soldaduras con alto contenido en plomo (alto contenido en Pb) a temperaturas de unión cercanas a los 200 ºC.
En el caso de los dispositivos unidos por clip, con la eliminación de las uniones por hilo, la propia matriz se está convirtiendo en el factor que más contribuye a la resistencia global del componente. Esto hace que las matrices sean cada vez más delgadas, a menudo con resultados inusuales como el aumento de la opacidad debido a que la flexión de la matriz (+) atrapa volátiles de flujo, y el aumento de la preocupación por las fugas de corriente debido a las partículas alfa.
Ahora la atención se centra en la unión soldada, que contribuye en gran medida a la RDSON total. Entonces, ¿cómo calculamos esto para cada unión soldada? En primer lugar, lo básico. Recuerde que:
Conductividad = (1 / Resistividad)
Indium Corporation dispone de muchos datos sobre aleaciones de soldadura, incluida una medida de la conductividad de la aleación en bruto como porcentaje de la norma IACS de 1/1,72microOhm.cm, que es, por tanto, una medida volumétrica inversa de la resistividad. ¿Cómo es volumétrica? Permítanme mostrarles cómo funciona, utilizando el ejemplo de una unión soldada en un troquel, donde la corriente fluye en el eje z y el cliente está preocupado por la contribución al RDSON que proviene de esta unión soldada.
Utilizando soldadura Indalloy 151 (92,5Pb/5Sn/2,5Ag), la conductividad eléctrica es del 8,6% de (1/1,72micro.Ohm.cm), o 0,086/1,72microOhm.cm, o una resistividad de 20microOhm.cm. Utilizando este valor, se puede calcular fácilmente la resistencia en el eje z (Rz):
Rz = 20microOhm.cm * (z / x.y)
Así, para una unión soldada de 50 micras de espesor y 2 mm x 2 mm, la resistencia es de 2,5microOhmios. Y, para unRDSON de límite permitido 2mOhm, esto equivale a sólo el 0,125% del límite.
Tenga en cuenta que una aplicación de unión clip puede utilizar tres o más capas de soldadura (LF-Die / Die-clip / clip-LF y así sucesivamente), por lo que la contribución a la RDSON (suma simple de las resistencias) puede no ser despreciable.
Como siempre, se agradecen los comentarios y las correcciones.
Salud Andy
