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              快恢復二極管選用需要注意些什么?

              作者:海飛樂技術 時間:2018-05-23 21:21

                 半導體器件(以下簡稱器件)的質量問題,不僅有器件本身所固有的質量和可靠性問題,也有由于用戶選擇或使用不當造成的器件失效問題。從統計分析的結果來看,兩者幾乎各占50%。因此,為了保證器件的質量、提高器件的可靠性,除供方的工作以外,使用方應在器件的選擇,測試,裝配和焊接,貯存、包裝和運輸等各方面綜合考慮,做到正確選擇、合理使用。
               
                一. 器件的選擇
                1. 器件選擇前應了解以下知識:
                ⑴ 封裝形式
                器件的封裝形式多種多樣。從封裝結構來分,有氣密封裝和實體封裝;從封裝材料來分,有金屬封裝、陶瓷封裝、玻璃鈍化封裝、玻璃封裝、玻璃內鈍化塑料封裝、塑料封裝等。氣密封裝的封裝腔體內的芯片周圍有一定氣氛的空間并與外界隔離;實體封裝的芯片周圍與封裝腔體形成整個實體,這種封裝形式不存在氣密封裝可能出現的漏氣和封裝多余物問題,但對封裝材料要求較高,必須致密、抗潮、與芯片材料粘附和熱匹配良好,并且在高溫、低壓條件下不應產生有害氣體。
                小型化是器件發展的趨勢。表面貼裝器件的封裝材料一般采用改性環氧樹脂,具有較高的可靠性水平;器件體積比常規器件要小20%~80%,在電子線路中整體采用這種器件可大幅度縮小整機體積。我廠大部分產品除常規封裝形式外也采用這種封裝形式,小電流的器件一般采用SOT-23、SOD-123、SOT-227等封裝形式,部分產品采用MELF(DO-213AB)、Mini-MELF等玻璃封裝表面貼裝封裝形式;1~6A的器件一般采用SMA、SMB、SMC等封裝形式。
               
                ⑵ 產品質量保證等級
                分立器件產品執行QZJ840611半導體二、三極管“七專”技術條件、QZJ840611A半導體分立器件“七專”技術條件、GJB33A-97半導體分立器件總規范以及用戶技術協議(用戶有要求時)等,對應的質量等級分別為“J”、“G”、“G+”、“JP”、“JT”、“JCT”、“JY”等。我廠執行的產品標準為:“J”級(普軍品):執行QZJ840611和用戶技術協議;“G”級(“七專”產品):執行QZJ840611和用戶技術協議;“G+”級(“七專”加嚴產品):執行QZJ840611、QZJ840611A、GJB33A-97和用戶加嚴技術協議(如一院LMS203.3硅開關二極管(微玻璃封裝)“七專”加嚴技術條件、五院東方紅三號、四號衛星技術條件等);“JP”、“JT”、“JCT”級(國軍標產品):執行GJB33A-97和用戶技術協議。
                三端穩壓器(集成電路)產品執行QZJ840615模擬集成電路總技術條件、GJB597A-96半導體集成電路總規范以及用戶技術協議等,對應的質量等級為“J”、“G”、“B1”、“B”、“S”等。
                模塊電源產品執行SJ20668-1998 微電路模塊總規范和用戶技術協議。
               
                 ⑶ 器件選擇的一般原則
                根據應用部位對器件的功能和性能(包括電性能及體積、重量等)要求及質量要求、環境適應性要求,選擇合適的品種、型號、生產廠,確定器件的質量等級及器件的封裝形式(外形)、引線涂覆、輻射強度保證等級等要求;有特殊要求的應對器件的其他要求諸如內熱阻、抗靜電能力、抗瞬態過載能力進行選擇或評價。
               
                2. 器件選擇時要注意以下問題:
                 ⑴ 正確選擇封裝形式
                選擇封裝形式時要根據應用部位對環境適應性的要求,綜合考慮各種封裝形式的優缺點,確定器件的封裝形式,以使其滿足使用要求同時兼顧經濟性。
               
                ⑵ 不能超過器件的最大額定值
                器件能夠安全使用的工作條件和環境條件的極限值稱為器件的最大額定值。無論工作條件和環境條件怎樣惡劣,器件在使用時都不允許超過或瞬時超過規定的極限值。只有在此極限值以下使用,才能保證器件可靠地工作,充分發揮器件的功能,否則器件可能出現參數退化、性能降低、壽命大大縮短等現象,甚至損壞失效。因此,電路設計者在選擇器件時應充分考慮到器件在整個工作壽命期的電氣條件(如電流電壓變化、負載變化、信號變化、電路控制調整、元器件設備變化等)和環境條件的變化,使之不超過器件允許的最大額定值。另外,由于器件最大額定值的各參數之間是互相聯系的,在設計或使用時必須兼顧考慮。
               
                ⑶ 降額使用
                溫度是影響器件壽命的重要因素。器件的結溫越高,失效幾率越大。因此應把器件的結溫控制在允許的范圍內,防止器件過熱而導致失效。
                降額使用是防止器件過熱的有效措施。為提高器件工作的可靠性,應考慮對器件的規定參數進行降額。器件使用時需要降額的參數(降額因子)有:電壓、電流、功率、工作結溫和環境溫度。二、三極管典型的降額使用范圍見表1(僅供參考)。
                有的器件不允許降額使用,如電壓基準二極管的電流(IZ)應采用推薦值,不可降額。這種情況應當引起使用者的注意。

              表1 二、三極管典型降額范圍
               二、三極管典型降額范圍
               
                ⑷ 合理選擇質量等級
                器件的工作失效率是和其質量等級有關的。質量等級確定的依據是其所屬電子設備的可靠性指標。選擇器件的質量等級應以此指標為出發點,考慮應用部位的關鍵程度,初步確定質量等級,再借助于電子設備可靠性預計檢驗初步確定質量等級的正確性和合理性。若預計結果說明初步確定的質量等級偏低,則應適當提高;反之則應適當降低,以兼顧經濟性。不能只考慮到經濟性而降低質量等級。
                另外,在選用時對器件的引出端涂覆形式、輻射強度保證等級、內熱阻、抗靜電能力、抗瞬態過載能力等方面也應加以考慮。
               
               
                二. 器件的測試
                器件測試時,為獲得準確的測試數據且不至于損壞器件,應按照國家標準的規定或按照由供方提供使用方認可的測試方法進行測試。測試時應注意以下事項:
                1. 電測試條件 
                除另有規定外,器件應在下述環境條件下進行電測試:
                環境溫度:25±3℃;
                相對濕度:45%~75%;
                環境大氣壓:86Kpa~106Kpa。
               
                2. 限制、保護措施 
                除非規定的測試方法中有要求,器件不應承受會產生超過器件最大額定值的工作條件。要采取措施限制最大瞬時電流和所加的電壓,通常要求大串聯電阻值(恒流源)及小電容量。避免引線反接、誤接、短路,防止因儀器設備開啟和關斷時產生的浪涌電流加到器件上。
               
                3. 小電流測試 
                測試反向電流或截止電流小的器件(如nA數量級)時,要注意采取措施保證測試夾具與測試儀器連接電路的寄生電流或外部漏電流遠遠小于被測器件的反向電流或截止電流。
               
                4. 大電流測試 
                在進行較大電流測試時,為了避免因引線壓降和接觸壓降所引起的測試誤差,應盡可能采用具有開爾文連接功能的測試儀器和夾具。
               
                5. 脈沖測試 
                當施加的測試條件有可能產生較大的功率耗散時,為避免因器件發熱引起的測試誤差或器件損傷,應采取脈沖方法進行測試以使器件發熱減至最小。除另有規定外,脈沖頻率為1000Hz±25Hz,脈沖時間(tp)應不大于10ms,占空比最大2%。在此范圍內,脈沖必須長至足以適應試驗設備的能力和所要求的準確度,短至足以避免發熱。
               
               
                三. 器件的裝配和焊接
                裝配和焊接質量的好壞對器件的可靠性影響很大,因此必須以科學合理的方法,從引線的成型和切斷,在印制電路板上的安裝、焊接、涂覆、清洗,器件的布置以及散熱器的設計安裝等各方面加以考慮。
                1. 引線的成型和切斷 
              在對器件的引線進行成型和切斷時,應盡量避免使器件內部遭到機械損傷和不合理的機械應力,否則可能使器件的內引線折斷,外殼和引線之間的玻璃絕緣子出現裂縫甚至將外引線折斷,從而使器件的可靠性降低或無法使用。因此,應注意以下幾個方面的問題:
                ⑴ 引線折彎時,必須在離器件本體3mm以外用鉗子或其他夾具夾緊,以防止將應力直接加到器件本體和引線之間,切斷引線時亦應如此;
                ⑵ 引線彎曲角度不能大于90ο,而且不要使引線反復彎折;
                ⑶ 對扁形引線不允許橫向彎折和切斷;
                ⑷ 采用引線成型和切斷工具時,不能損傷引線表面涂層。
               
                2. 在印制電路板上安裝
                器件在印制電路板上安裝時,要注意以下幾個方面:
                ⑴ 印制電路板上安裝孔的間隔要與引線成型的間隔一致,插入時不要將器件硬插入引線孔以免在器件引線上產生附加應力;也不可硬拉引線,以免造成引線和外殼間的過大應力。軸向拉力(沿引線軸方向的引線拉力)與引線直徑(異形引線按截面積計算等效直徑)有關,安裝時不應超過表2的規定值。
                ⑵ 若須在印制電路板上粘接固定器件本體時,粘接應嚴格在器件的引線空間進行以避免使引線受力。
              表2 引線直徑和軸向拉力對照
              引線直徑和軸向拉力對照

               
                ⑶ 在印制電路板和器件之間如果必須采用墊層,應事先留下空隙。
                ⑷ 有散熱器的器件在印制電路板上固定焊接時,為避免在器件上施加不必要的機械應力,須將器件事先固定在散熱器上,并將散熱器固定在印制電路板上后才可進行。
               
                3. 焊接
                器件在焊接時溫度要盡可能低,時間應盡可能短,不允許在高溫條件下滯留較長時間,以免使器件過熱損壞。
                ⑴ 器件焊接時允許的熱條件是溫度不超過260℃,時間不超過10S。焊接時應在距離器件本體至少2mm以上處進行。焊接溫度過高、時間過長,器件的結溫會隨之升高,可能導致器件性能退化或熱破壞。
                ⑵ 焊接時,應避免使用酸性或堿性強的助焊劑以避免腐蝕引線或造成整機氣氛不良,影響可靠性。需要時可采用中性助焊劑,焊接完畢要進行必要的清洗,除去多余的助焊劑。
                ⑶ 為了提高器件的焊接性能,在焊接前可對引線預先浸錫。此時應注意浸錫方式和操作方法,避免帶來不必要的熱應力而導致器件失效。
                a. 引線浸錫時,必須距離器件本體2mm以上,不能直接浸到引線根部。
                b. 用電烙鐵浸錫時,應用鑷子夾在器件本體和烙鐵之間,以減少熱量直接傳向器件內部從而造成器件損壞。
                c. 絕對不能將器件丟進錫鍋內浸錫,否則器件將會失效。
                d. 浸錫溫度不能超過260℃,時間不能超過10S。
               
                4. 器件的位置 
                在整機裝配時,器件位置排列的合適與否對器件的可靠性影響很大,下面幾種情況應引起注意:
                ⑴ 應使器件盡量遠離大的電阻、變壓器等發熱源,避免熱量傳到器件或散熱器上使其溫度升高。
                ⑵ 器件應放置在不易積聚灰塵的地方以防止絕緣性能下降,可以在器件或印制電路板上涂敷一層防水樹脂加以保護。
                ⑶ 注意避免在高壓、高頻設備中產生的感應電壓使器件擊穿。
               
                5. 散熱器的設計安裝 
                器件特別是功率器件在使用時,為合理控制外熱阻和外部熱環境,發揮器件的最佳性能,要進行可靠的熱設計。除對器件降額使用外,功率器件應安裝散熱器。散熱器的設計安裝要注意以下幾個方面:
                ⑴ 散熱器表面積應滿足設計要求;散熱器上有多個肋片時應選擇肋片間距大的散熱器;散熱器要進行表面處理使其表面粗糙度適當并呈黑色以增強輻射散熱。
                ⑵ 散熱器的表面不允許有裂紋、起泡、起皮,局部機械損傷最大深度不超過0.5mm,表面凹凸彎度與螺栓孔之間的間隔應小于0.05cm。
                ⑶ 應采取以下措施使器件外殼與散熱器間的熱阻盡可能少:
                a. 器件與散熱器接觸時面積要盡可能大;
                b. 接觸面要保持平直光潔(平整度一般要求小于25μm),接觸面和器件之間不能有切削多余物或碎屑;
                c. 器件外殼與散熱器間要求絕緣時應采用導熱系數高的絕緣片,必要時應在接觸面上涂導熱膏或加導熱絕緣硅橡膠片并借助于合適的緊固措施保證緊密接觸。
                ⑷ 對熱敏感的器件,安裝時應遠離耗散功率大的元器件。
                ⑸ 在有氣流的工作條件下,器件應安裝在其他功率元器件自然或強迫對流的相反方向,有肋片的散熱器應使其肋片沿散熱器長度方向垂直安裝便于自然對流。
                ⑹ 工作在真空條件下器件,散熱器設計時應以只有輻射和傳導散熱為基礎。 ⑺ 器件在散熱器表面安裝時要使用合適的緊固力矩,以保證器件與散熱器表面之間接觸良好,使器件不至于受損并且熱阻足夠小。注意緊固時不能對外殼施加機械應力。
                ⑻ 器件在散熱器表面安裝好以后不允許對外殼和器件的散熱片進行機械加工和整形,否則將產生應力或增大熱阻。
               
                四. 器件的貯存、包裝和運輸
                1. 貯存
                器件應貯存在干燥、通風、無腐蝕性氣體影響,溫度范圍-10℃~40℃,相對濕度小于80%的庫房內,若須堆碼應嚴格按照包裝箱上堆碼標志的要求進行。在庫房內貯存36個月以上的器件使用前,應對可焊性及主要電參數進行測試和檢驗,以確保器件質量可靠。
               
                2. 包裝 
                除非有符合產品要求的包裝,使用方應使用供方提供的包裝進行貯存和運輸。
               
                3. 運輸
                產品運輸時應有牢固的包裝箱,箱外應有符合規定的“小心輕放”、“防潮”等標志。裝有產品的包裝箱應允許用任何運輸工具運輸。運輸過程中應避免雨雪的直接淋襲和機械撞擊
               
                        
               
                
               
               
               




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