RDSON與焊料體積的電阻

一名中國的晶片貼裝客戶在本周提出了一個有關焊料體積電阻率的有趣問題。我的朋友Eric Bastow提議寫一篇博客把這個問題告訴大家。

功率半導體的工程師都容易理解低功率消耗設備的主要優值係數是RDSON(漏源電阻處於“on”或正向偏壓狀態)。因為這種電阻只能導致能源(Joule-Thompson)作為熱量損失，RDSON越低越好。大多數的設備都有RDSON，必須平衡實際的成本限制、系統的電力設計和DFM。該目標的RDSON還必須在部件的工程壽命期間穩定；高鉛(高-Pb)焊料在接近200°C的交合溫度時更多出現令人不安的事情。

對於晶片粘合並不使用焊線的設備而言，沖模本身成了元件全部電阻率的主要因素。這使沖模變得越來越薄，常常導致異常的結果，如由於模型(+)彎曲殘存的助焊劑揮發物，並增加對由於ａ-顆粒的當前洩漏關心。

現在注意力轉向焊接接頭作為總體RDSON的主要因素。所以，我們怎能估計每個焊接接頭?首先是基本概念。請牢記:

傳導率 = (1 /電阻係數)

銦公司有許多焊接合金的資料，包括測量大塊合金的導電率作為1/1.72microOhm.cm的IACS標準的百分比，即電阻率的反相體積測量。什麼是體積?讓我們告訴你們這是如何工作的，以晶片封裝接接頭作為例子，電流的流向為z-軸，客戶關心一個焊接接頭對RDSON有什麼影響。

使用Indalloy 151 (92.5Pb/5Sn/2.5Ag)焊料，導電率是8.6%  (1/1.72micro.Ohm.cm)或者0.086/1.72microOhm.cm，或者20microOhm.cm的電阻。利用該數值，z軸(Rz)的電阻率很容易計算:

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

所以， 對於一個厚度50microns thick和 2mm x 2mm的焊接接頭來說，電阻為2.5microOhms。對於RDSON允許的極限2mOhm，這相當於只有0.125%的範圍。

請注意夾子粘合可以使用三層或更多層的的焊料(LF-晶粒 / 晶粒-夾子 / 夾子-LF 等)，所以， RDSON的貢獻 (電阻量)不能忽視。

和平常一樣，歡迎評論和糾正。

歡呼! Andy

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