이번 주 중국의 다이 어태치먼트 고객으로부터 땜납의 체적 저항에 대한 흥미로운 질문이 있었습니다. 제 친구인 에릭 바스토우가 블로그 포스팅을 통해 인디엄에 이를 공개할 것을 제안했습니다.
전력 반도체 엔지니어들은 저전력 소비 디바이스의 주요 장점으로 RDSON("온" 또는 순방향 바이어스 상태에서의 소스-드레인 저항)을 잘 알고 있습니다. 이 저항은 열로 에너지(줄-톰슨) 손실을 초래할 뿐이므로 RDSON이 낮을수록 좋습니다. 대부분의 디바이스에는 비용, 시스템 전기 설계 및 DFM의 실용적인 한계와 균형을 맞춰야 하는 RDSON이 있습니다. 또한 이 목표 RDSON은 부품의 예상 수명 동안 안정적이어야 하는데, 200°C에 근접하는 접합 온도에서 고납(고납) 솔더의 경우 점점 더 문제가 되고 있습니다.
클립 본딩 디바이스의 경우 와이어 본드가 제거되면서 다이 자체가 전체 부품 저항의 주요 원인이 되고 있습니다. 이로 인해 다이가 점점 더 얇아지고 있으며, 다이(+) 굽힘으로 인한 보이드 증가로 플럭스 휘발성 물질이 포획되고 알파 입자로 인한 전류 누설에 대한 우려가 증가하는 등 비정상적인 결과를 초래하는 경우가 종종 있습니다 .
이제 총 RDSON의 주요 원인으로 솔더 조인트에 관심이 쏠리고 있습니다. 그렇다면 각 솔더 조인트에 대해 이를 어떻게 추정할 수 있을까요? 먼저, 기본 사항입니다. 기본을 기억하세요:
전도도 = (1 / 저항률)
인디엄 코퍼레이션은 많은 솔더 합금 데이터를 보유하고 있으며, 여기에는 저항률의 역 체적 측정치인 1/1.72마이크로옴.cm의 IACS 표준 백분율로 표시된 벌크 합금 전도도 측정값이 포함되어 있습니다. 체적은 어떻게 측정하나요? Z축에 전류가 흐르고 고객이 이 하나의 솔더 조인트에서 RDSON에 어떤 기여를 하는지에 대해 우려하는 다이 부착 솔더 조인트의 예를 사용하여 이것이 어떻게 작동하는지 보여드리겠습니다.
인달로이 151(92.5Pb/5Sn/2.5Ag) 땜납을 사용하면 전기 전도도는 8.6%(1/1.72마이크로옴.cm), 즉 0.086/1.72마이크로옴.cm 또는 20마이크로옴.cm의 저항을 갖습니다. 이 값을 사용하면 z축의 저항(Rz)을 쉽게 계산할 수 있습니다:
Rz = 20마이크로옴.cm * (z/x.y)
따라서 두께가 50마이크론이고 2mm x 2mm인 솔더 조인트의 경우 저항은 2.5마이크로옴입니다. 그리고 허용 한도가 2m옴인 RDSON의 경우 이는 한도의 0.125%에 불과합니다.
클립 본딩 애플리케이션은 세 개 이상의 땜납 레이어(LF-다이/다이 클립/클립-LF 등)를 사용할 수 있으므로 RDSON(저항의 단순 합)에 대한 기여도가 무시할 수 없을 수 있다는 점에 유의하세요.
언제나 그렇듯이 의견과 수정 사항을 보내주시면 감사하겠습니다.
건배! Andy
