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RDSON 和焊料体积电阻率

本周一位中国贴片客户提出了一个有趣的问题,询问焊料的体积电阻率。我的朋友埃里克-巴斯托(Eric Bastow)建议 Indium 通过博文向大家介绍这个问题。

功率半导体工程师都知道,低功耗器件的一个关键性能指标是 RDSON("导通 "或正向偏压状态下的源极-漏极电阻)。由于该电阻只会造成热能(焦耳-汤普森)损失,因此 RDSON 越小越好。大多数器件的 RDSON 必须兼顾成本、系统电气设计和 DFM 等实际限制。这一目标 RDSON 还必须在器件的预计使用寿命内保持稳定;这一点对于结温接近 200°C 的高铅(高铅)焊料来说正变得越来越令人担忧。

对于夹式键合器件,随着线键的取消,裸片本身正成为整个元件电阻的主要来源。这就使得裸片越来越薄,往往会产生不寻常的结果,例如由于裸片(+)弯曲夹带助焊剂挥发物而导致空洞增加,以及由于α粒子而导致的电流泄漏问题日益严重

现在,我们将注意力转向焊点,因为它是影响总 RDSON 的主要因素。那么,我们如何对每个焊点进行估算呢?首先是基础知识。请记住

电导率 = (1 / 电阻率)

Indium Corporation has a lot of solder alloy data, including a measure of the bulk alloy conductivityas a percent of the IACS standard of 1/1.72microOhm.cm, which is, therefore, an inverse volumetric measure of resistivity. How is it volumetric? Let me show you how this works, using the example of a die-attach solder joint, wherecurrent is flowing in the z-axis and the customer is concerned about what contribution to the RDSON is coming from this one solder joint.

使用 Indalloy 151(92.5Pb/5Sn/2.5Ag)焊料,导电率为(1/1.72micro.Ohm.cm)的 8.6%,或 0.086/1.72microOhm.cm,或电阻率为 20microOhm.cm。利用这个数值,可以很容易地计算出 Z 轴的电阻 (Rz):

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

因此,对于 50 微米厚、2 毫米 x 2 毫米的焊点,电阻为 2.5 微欧。而对于允许极限为 2mOhm 的 RDSON 来说,这只相当于极限的 0.125%。

请注意,夹子粘接应用可能会使用三层或更多层焊料(LF-Die/Die-Clip/clip-LF 等),因此对 RDSON(电阻的简单总和)的影响可能不容忽视。

我们将一如既往地感谢您的意见和指正。

干杯安迪