本週一位來自中國的接模客戶提出了一個有趣的問題，詢問焊錫的體積電阻率。我的朋友Eric Bastow建議 Indium 透過部落格文章向所有人提供這個問題。
功率半導體工程師都很清楚，低功耗裝置的關鍵性能指標是 RDSON（「開啟 」或正向偏壓狀態下的源極-漏極電阻）。由於此電阻只會造成熱能（焦耳-湯普森）損失，因此 RDSON 越低越好。大多數元件的 RDSON 必須平衡成本、系統電氣設計和 DFM 等實際限制。這個目標 RDSON 還必須在零件的預計使用壽命內保持穩定；對於結溫接近 200°C 的高鉛（高 Pb）焊料來說，這一點正變得越來越令人擔憂。
對於夾式接合元件而言，隨著線緣接合的淘汰，裸片本身逐漸成為整體元件電阻的主要來源。這使得裸片越來越薄，通常會帶來不尋常的結果，例如由於裸片 (+) 彎曲會夾帶流量揮發物而導致空洞增加，以及由於α粒子而導致的電流洩漏問題日益受到關注。
現在，注意力轉向焊點，因為它是造成總 RDSON 的主要因素。那麼，我們該如何估算每個焊點的 RDSON 呢？首先是基本知識。請記住
導電率 = (1 / 電阻率)
Indium Corporation 擁有大量的焊料合金資料，包括以1/1.72microOhm.cm 的 IACS 標準百分比來量度大量合金的電導率，因此，這是一種反容量測量的電阻率。它是如何以體積計量的呢？讓我以裸片連接的焊點為例，向您展示其運作原理，在此焊點中，電流沿 Z 軸方向流動，而客戶關心的是這一焊點對 RDSON 的貢獻。
使用 Indalloy 151 (92.5Pb/5Sn/2.5Ag) 焊料，其電導率為 (1/1.72micro.Ohm.cm) 的 8.6%，或 0.086/1.72microOhm.cm，或電阻率為 20microOhm.cm。使用此值可輕鬆計算出 Z 軸的電阻 (Rz)：
Rz = 20microOhm.cm * (z / x.y)
因此，對於厚度為 50 微米、尺寸為 2mm x 2mm 的焊點而言，阻抗為 2.5microOhms。對於允許極限為 2mOhm 的 RDSON 而言，這只等於極限的 0.125%。
請注意，夾式接合應用可能會使用三層或更多層焊料 (LF-Die / Die-clip / clip-LF 等等)，因此對 RDSON (簡單的電阻總和) 的貢獻可能無法忽略。
一如既往，非常感謝您的意見和指正。
乾杯安迪
