可控硅器件的可靠性及其應(yīng)用

可控硅的產(chǎn)品應(yīng)用！

可控硅器件的可靠性及其應(yīng)用

一. 電子產(chǎn)品的可靠性
電子產(chǎn)品的可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下及規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力， 它是電子產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要組成部分。一個(gè)電子產(chǎn)品盡管其技術(shù)性能指標(biāo)很高，但如果它的可靠性不高，它的質(zhì)量就不能算是好的。產(chǎn)品的可靠性不高將會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)很大損失，隨著控制系統(tǒng)的大型化，一個(gè)系統(tǒng)所用的電子元件越來(lái)越多，只要其中一個(gè)元件發(fā)生故障，一般都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一個(gè)元件本身的價(jià)值，所以元件的可靠性越來(lái)越重要。
電子產(chǎn)品是否適應(yīng)預(yù)定的環(huán)境和滿足可靠性指標(biāo)，必須通過(guò)可靠性試驗(yàn)進(jìn)行鑒定或考核；有時(shí)還需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)暴露產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和工藝中存在的問(wèn)題，通過(guò)故障分析確定主要的故障模式和發(fā)生的原因，進(jìn)而采取改進(jìn)措施。所以可靠性試驗(yàn)不僅是可靠性活動(dòng)的環(huán)節(jié)，也是進(jìn)一步提高產(chǎn)品可靠性的有效措施。
二. 電子產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)
為了評(píng)價(jià)分析電子產(chǎn)品可靠性而進(jìn)行的試驗(yàn)稱為可靠性試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)康耐ǔＳ腥缦聨追矫妫?br /> （1）在研制階段用以暴露試制產(chǎn)品各方面的缺陷，評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性達(dá)到預(yù)定指標(biāo)的情況；
（2）生產(chǎn)階段為監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程提供信息；
（3）對(duì)定型產(chǎn)品進(jìn)行可靠性鑒定或驗(yàn)收；
（4）暴露和分析產(chǎn)品在不同環(huán)境和應(yīng)力條件下的失效規(guī)律及有關(guān)的失效模式和失效機(jī)理；
（5）為改進(jìn)產(chǎn)品可靠性，制定和改進(jìn)可靠性試驗(yàn)方案，為用戶選用產(chǎn)品提供依據(jù)。
對(duì)于可控硅產(chǎn)品，通常應(yīng)用在大電流和高電壓場(chǎng)合，同時(shí)，為了有效散熱，一般選擇把器件用螺絲固定在散熱較好的金屬板上，器件承受一定的外力沖擊。所以可控硅產(chǎn)品的散熱特性以及抗外力沖擊能力是至關(guān)重要。 選擇電壓和電流沖擊試驗(yàn)以及跌落試驗(yàn)的可靠性試驗(yàn)十分必要。
三. 創(chuàng)立達(dá)可控硅產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)
1.抗電壓和電流沖擊試驗(yàn)
?1.1 試驗(yàn)設(shè)備
?1). 調(diào)壓器、沖擊試驗(yàn)盒、高壓包、示波器
?2). 試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)產(chǎn)品依下圖1 方式連接
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圖1.抗電壓和電流沖擊試驗(yàn)原理圖 1.2 抗電壓和電流沖擊試驗(yàn)原理
?1). K,K1和K2斷開,工頻電壓通過(guò)調(diào)壓器對(duì)電容C1充電(用示波器監(jiān)視)產(chǎn)生高壓,由于K斷開,被測(cè)可控硅無(wú)觸發(fā)電壓,承受高壓沖擊.
?2). K K1,K2 閉合, 可控硅被觸發(fā). 由于調(diào)壓器次級(jí)內(nèi)阻較小, 被測(cè)可控硅承受大電流沖擊.
? 1.3 試驗(yàn)樣品數(shù)量為每批100只
? 1.4 試驗(yàn)條件(見表1)
產(chǎn)品?電 壓 （ V ）?時(shí) 間（ M IN ）
2P 4 M?270?5
X0 4 05?280?5
151?320?5
152?330?5
表 1 試驗(yàn)條件
? 1.5 試驗(yàn)判定
??? 試驗(yàn)過(guò)程中示波器所監(jiān)視的電壓曲線正常，產(chǎn)品未出現(xiàn)炸裂、燒傷等異常，則判定該產(chǎn)品試驗(yàn)合格。
2. 跌落試驗(yàn)
?2.1 試驗(yàn)設(shè)備
? 跌落試驗(yàn)機(jī)，如無(wú)該設(shè)備，也可用手按照標(biāo)準(zhǔn)操作。
?2.2 試驗(yàn)樣品數(shù)
? 分產(chǎn)品管腳朝上和管腳朝下兩種，各試驗(yàn) 50 只(共 100 只)。
?2.3 試驗(yàn)條件
? (1)跌落高度：300cm
? (2)試驗(yàn)表面:水泥地或鋼質(zhì)板
?2.3 試驗(yàn)步驟
? 1). 將試驗(yàn)樣品從2.3條件要求的高度以重力加速度作自由落體運(yùn)動(dòng),在與鋼性固體表面碰撞過(guò)程中產(chǎn)生很高的加速度,且不出現(xiàn)二次碰撞現(xiàn)象,即完成一次跌落過(guò)程。
? 2).依次將所有試驗(yàn)樣品作跌落后，按照產(chǎn)品測(cè)試規(guī)范要求測(cè)試。
?2.4 試驗(yàn)判定
? 試驗(yàn)后產(chǎn)品測(cè)試合格，則判定該產(chǎn)品試驗(yàn)合格。
四．應(yīng)用時(shí)須注意的問(wèn)題
1． 怎樣彎腳才能不影響器件的可靠性？
可控硅產(chǎn)品為保證散熱效果往往安裝有較大的散熱器， 而用戶所得到的穿孔封裝器件的引腳是直排的，這會(huì)影響散熱器的安裝，所以在實(shí)際應(yīng)用中往往需要改變標(biāo)準(zhǔn)封裝器件的引腳形狀。有時(shí)為了器件與電路板的連接方便也需要彎曲引腳。在對(duì)器件進(jìn)行彎腳處理時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)。
1）夾緊
彎腳時(shí)絕對(duì)不要固定或夾緊塑料封裝體， 因?yàn)檫@樣很可能破壞器件引腳與塑料封裝體的結(jié)合部位。為了減小彎腳時(shí)對(duì)器件產(chǎn)生的應(yīng)力，應(yīng)在離器件封裝體一定距離處夾緊引腳，一般來(lái)說(shuō)，夾的地方離器件封裝體越遠(yuǎn)，彎腳時(shí)器件越安全。對(duì)不同的封裝，夾緊距離是不一樣的，表2 為您提供了幾種常用的可控硅器件封裝的最小夾緊距離。
封裝形式?最小夾緊距離(X)?引腳厚度
Super-247?2.75mm?0.6mm
Super-220?1.75mm?0.8mm
TO-247?2.75mm?0.6mm
TO-220?1.75mm?0.46mm
TO-220F?1.75mm?0.46mm
表2推薦引腳彎曲形狀
2）彎曲半徑
引腳彎曲后弧的外側(cè)會(huì)有微小的裂紋，這會(huì)使引腳內(nèi)部的銅暴露于空氣中，不過(guò)這一般不會(huì)影響引腳的強(qiáng)度。創(chuàng)立達(dá)推薦彎曲弧度的半徑為引腳材料厚度的1 到2 倍，絕對(duì)不要小于引腳材料的厚度，因?yàn)槿绻《鹊陌霃叫∮谝_材料的厚度，裂紋就會(huì)很大很深，這勢(shì)必會(huì)減小引腳的有效導(dǎo)流面積以及降低引腳機(jī)械強(qiáng)度，影響器件的可靠性。在某些對(duì)引腳長(zhǎng)度要求較嚴(yán)格的應(yīng)用中可以使半徑等于引腳材料厚度。

3）手工彎腳
當(dāng)產(chǎn)品還處于開發(fā)，試制以及小批量生產(chǎn)階段時(shí)，由于數(shù)量較少可能會(huì)采用手工進(jìn)行彎腳，用手工彎腳也須遵守以上規(guī)則。另外還必須確保防靜電措施，為保證彎腳的一致性請(qǐng)使用平頭的鶴鼻鉗。?
圖2 最小夾緊距離和彎腳半徑
4）其它需要考慮的問(wèn)題
有時(shí)也會(huì)因?yàn)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>電氣或連接方面的原因而不得不改變引腳的形狀。
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圖3 散熱器和引腳?
圖4 彎 曲中心引腳
解除應(yīng)力
當(dāng)散熱器和器件引腳固定端可能會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以考慮通過(guò)彎曲引腳來(lái)分散應(yīng)力，原理圖3所示，在引腳到封裝體之間和引腳到電路板之間均彎成一定弧度，這樣當(dāng)散熱器與電路板有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)力可被引腳分散吸收。
布線間距
當(dāng)器件被固定在電路板或類似的基板上時(shí)呈直線排列的引腳可能導(dǎo)致各焊盤之間的距離過(guò)
小而影響電氣安全，用圖4 所示的引腳彎曲方式可以很好解決這一問(wèn)題。
2. 怎樣確保焊接過(guò)程中不損壞器件？
穿孔安裝器件需用波峰焊或浸焊的方式固定在電路上， 創(chuàng)力達(dá)公司的穿孔安裝器件的引腳適用于約185 攝氏度的低熔點(diǎn)焊接。無(wú)論是在手工焊接還是機(jī)器焊接過(guò)程中，為避免損壞，在離封裝體1.6mm 處的溫度不應(yīng)超過(guò)300 攝氏度，而且持續(xù)時(shí)間不得超過(guò)10 秒。
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