RDSON y Resistencia del Volumen de Soldadura

Una pregunta interesante de un cliente Chino esta semana preguntando acerca de la resistencia de volumen de la soldadura. Mi amigo, Eric Bastow, sugirió que el Indio puso esto a disposición de todos a través de una publicación.

Los ingenieros en Semiconductores de Potencia comprenden muy bien que una figura clave del mérito para un dispositivo de bajo consumo es el RDSON (la resistencia de drenaje-fuente en el estado “on” (encendido) o de polarización directa). Ya que esta Resistencia solo produce pérdidas de energía (Joule-Thompson) como calor, cuanto más baja la RDSON, mejor. La mayoría de los dispositivos tienen una RDSON que debe equilibrar los límites pragmáticos de costo, diseño del sistema eléctrico y DFM (diseño para la fabricación). Esta RDSON objetivo también debe ser estable en el transcurso proyectado de la vida útil de la pieza; algo que se está tornando preocupante para las soldaduras altas en plomo en las temperaturas de unión que se acercan a 200°C.

Para dispositivos de pegamento de engrapado, con la eliminación de los cables de enlace, el punzonado mismo está convirtiéndose en el principal contribuyente de la resistencia general del componente. Esto hace que el punzonado sea más y más delgado, a menudo con resultados inusuales como ser mayor vacío debido a volátiles de fundente atrapados en el punzonado (+) curvo, y aumenta las preocupaciones acerca del goteo actual debido a las partículas alfa.

Ahora se está poniendo la atención en la unión de soldadura como el principal colaborador de la RDSON total. Entonces, ¿cómo calculamos esto para cada unión de soldadura? Primero, lo básico. Recuerde que:

Conductividad = (1 / Resistencia)

Indium Corporation tiene muchos datos de aleación de soldaduras, incluso una medición de la conductividad de aleación a granel como un porcentaje del estándar IACS (estándar internacional de cobre recocido) de 1/1.72microOhm.cm, que es, por lo tanto, una medida volumétrica inversa de la resistencia. ¿Cómo es volumétrica? Permítame mostrarle cómo funciona esto, con el ejemplo de una unión de soldadura, donde la corriente está fluyendo en el eje z y el cliente está preocupado acerca de la contribución a la RDSON proveniente de esta unión de soldadura.

Usando una soldadura Indalloy 151 (92.5Pb/5Sn/2.5Ag), la conductividad eléctrica es 8.6% de (1/1.72micro.Ohm.cm), o 0.086/1.72microOhm.cm, o una resistencia de 20microOhm.cm. Usando este valor, la resistencia en el eje z (Rz) puede ser calculada fácilmente:

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

Por lo tanto, para una unión de soldadura de 50micrones de espesor y 2 mm x 2mm, la resistencia es de 2.5micronesOhms. Y, para una RDSON de límite permisible 2mOhm, esto equivale a solo 0.125% del límite.

Tenga en cuenta que una aplicación de engrampado podría utilizar tres o más capas de soldadura (LF-Die /Die-clip / clip-LF y más), entonces la contribución a la RDSON (suma simple de resistencias) podría no ser insignificante.

Como siempre, serán muy apreciados sus comentarios y correcciones.

¡Saludos! Andy

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