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RDSONとはんだ体積抵抗率

今週、中国のダイ・アタッチ顧客から、はんだの体積抵抗率について興味深い質問がありました。私の友人であるエリック・バストウは、インジウムがブログの投稿を通じて、これをすべての人に公開することを提案した。

パワー半導体のエンジニアは、低消費電力デバイスの重要なメリットの数値がRDSON(「オン」すなわち順方向バイアス状態におけるソース・ドレイン抵抗)であることをよく理解している。この抵抗は単に熱としてエネルギー(ジュール・トンプソン)損失をもたらすだけなので、RDSONは低ければ低いほどよい。ほとんどのデバイスは、コスト、システム電気設計、およびDFMという現実的な制限のバランスを取る必要があるRDSONを持っています。このターゲットRDSONはまた、部品の予測寿命にわたって安定していなければなりません。200℃に近い接合温度の高鉛(高Pb)はんだでは、このようなことがますます心配になってきています。

クリップボンディング・デバイスでは、ワイヤーボンディングの廃止に伴い、ダイ自体が部品全体の抵抗の大部分を占めるようになってきている。このため、ダイはますます薄くなり、ダイ(+)の屈曲がフラックス揮発物質を巻き込むことによるボイドの増加や、アルファ粒子による電流リークの懸念の増大といった異常な結果を招くことも少なくありません

今、RDSONの総量に大きく寄与するものとして、はんだ接合部に注目が集まっています。では、それぞれのはんだ接合部について、どのように見積もればよいのでしょうか。まず、基本的なことです。次のことを覚えておいてください:

導電率 = (1 / 抵抗率)

インジウムコーポレーションは、IACS標準の1/1.72microOhm.cmのパーセントとしてのバルク合金導電率の測定値を含む、はんだ合金の多くのデータを持っています。どのように体積測定するのか?ダイ・アタッチはんだ接合部の例を用いて、これがどのように機能するかをお見せしましょう。Z軸方向に電流が流れており、顧客はこの1つのはんだ接合部からRDSONにどのような寄与があるかを懸念しています。

インダロイ151(92.5Pb/5Sn/2.5Ag)はんだを使用すると、電気伝導率は(1/1.72micro.Ohm.cm)の8.6%、つまり0.086/1.72microOhm.cm、抵抗率は20microOhm.cmとなります。この値を用いれば、z軸方向の抵抗(Rz)を簡単に計算することができる:

Rz = 20microOhm.cm * (z / x.y)

つまり、厚さ50ミクロン、2mm×2mmのはんだ接合部では、抵抗値は2.5マイクロオームとなります。そして、許容限界2mΩのRDSONの場合、これは許容限界のわずか0.125%に相当します。

クリップボンディングのアプリケーションでは、3層以上のはんだ(LF-Die / Die-clip / clip-LFなど)を使用する場合があるため、RDSON(抵抗の単純合計)への寄与が無視できない場合があることに注意してください。

いつも通り、コメントや訂正は大いに歓迎する。

乾杯アンディ