可控硅器件的可靠性及其應(yīng)用范圍

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)量的一個重要組成部分。一個電子產(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給生產(chǎn)帶來很大損失，隨著控制系統(tǒng)的大型化，一個系統(tǒng)所用的電子元件越來越多，只要其中一個元件發(fā)生故障，一般都會導(dǎo)致整個系統(tǒng)發(fā)生故障，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟損失將遠遠超過一個元件本身的價值，所以元件的可靠性越來越重要。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)，必須通過可靠性試驗進行鑒定或考核；有時還需通過試驗來暴露產(chǎn)品在設(shè)計和工藝中存在的問題，通過故障分析確定主要的故障模式和發(fā)生的原因，進而采取改進措施。所以可靠性試驗不僅是可靠性活動的
環(huán)節(jié)，也是進一步提高產(chǎn)品可靠性的有效措施。
二.  電子產(chǎn)品的可靠性試驗
為了評價分析電子產(chǎn)品可靠性而進行的試驗稱為可靠性試驗。試驗?zāi)康耐ǔＳ腥缦聨追矫妫?br data-filtered="filtered" style="box-sizing: border-box;" /> （1）在研制階段用以暴露試制產(chǎn)品各方面的缺陷，評價產(chǎn)品可靠性達到預(yù)定指標(biāo)的情況；
（2）生產(chǎn)階段為監(jiān)控生產(chǎn)過程提供信息；
（3）對定型產(chǎn)品進行可靠性鑒定或驗收；
（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理；
（5）為改進產(chǎn)品可靠性，制定和改進可靠性試驗方案，為用戶選用產(chǎn)品提供依據(jù)。對于可控硅產(chǎn)品，通常應(yīng)用在大電流和高電壓場合，同時，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以及跌落試驗的可靠性試驗十分必要。
三.  環(huán)昕微實業(yè)可控硅產(chǎn)品的可靠性試驗
1.抗電壓和電流沖擊試驗
1.1 試驗設(shè)備
1). 調(diào)壓器、沖擊試驗盒、高壓包、示波器
2). 試驗設(shè)備及試驗產(chǎn)品依下圖 1 方式連接

1.2 抗電壓和電流沖擊試驗原理
1). K,K1 和 K2 斷開,工頻電壓通過調(diào)壓器對電容 C1 充電(用示波器監(jiān)視)產(chǎn)生高壓,由于K斷開, 被測可控硅無觸發(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)壓器次級內(nèi)阻較小, 被測可控硅承受大電流沖
擊.
1.3 試驗樣品數(shù)量為每批 100 只
1.4 試 驗 條 件 ( 見 表 1 )

1.5 試驗判定
試驗過程中示波器所監(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)品試驗合格。
2.  跌落試驗
2.1 試驗設(shè)備
跌落試驗機，如無該設(shè)備，也可用手按照標(biāo)準(zhǔn)操作。
2.2 試驗樣品數(shù)
分產(chǎn)品管腳朝上和管腳朝下兩種，各試驗 50 只(共 100 只)。
2.3 試驗條件
(1)跌落高度：300cm
(2)試驗表面:水泥地或鋼質(zhì)板
2.3 試驗步驟
1). 將試驗樣品從 2.3 條件要求的高度以重力加速度作自由落體運動,在與鋼性固體表面碰
撞過程中產(chǎn)生很高的加速度,且不出現(xiàn)二次碰撞現(xiàn)象,即完成一次跌落過程。
2).依次將所有試驗樣品作跌落后，按照產(chǎn)品測試規(guī)范要求測試。
2.4 試驗判定
試驗后產(chǎn)品測試合格，則判定該產(chǎn)品試驗合格。

四 ． 應(yīng)用時須注意的問題
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，這會影響散熱器的安裝，所以在實際應(yīng)用中往往需要改變標(biāo)準(zhǔn)封裝器件的引腳形狀。有時為了器件與電路板的連接方便也需要彎曲引腳。在對器件進行彎腳處理時必須注意
以下幾點。
1）夾緊
彎腳時絕對不要固定或夾緊塑料封裝體，因為這樣很可能破壞器件引腳與塑料封裝體的結(jié)合部位。為了減小彎腳時對器件產(chǎn)生的應(yīng)力，應(yīng)在離器件封裝體一定距離處夾緊引腳，一般來說，夾的地方離器件封裝體越遠，彎腳時器件越安全。對不同的封裝，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。

2）彎曲半徑
引腳彎曲后弧的外側(cè)會有微小的裂紋，這會使引腳內(nèi)部的銅暴露于空氣中，不過這一般不會影響引腳的強度。環(huán)昕微推薦彎曲弧度的半徑為引腳材料厚度的1 到2 倍，絕對不要小于引腳材料的厚度，因為如果弧度的半徑小于引腳材料的厚度，裂紋就會很大很深，這勢必會減小引腳的有效導(dǎo)流面積以及降低引腳機械強度，影響器件的可靠性。在某些對引腳長度要求較嚴(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，由于數(shù)量較少可能會采用手工進行彎腳，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使用平頭

的鶴鼻鉗。
4）其它需要考慮的問題
有時也會因為電氣或連接方面的原因而不得不改變引腳的形狀。

解除應(yīng)力
當(dāng)散熱器和器件引腳固定端可能會有相對運動時，可以考慮通過彎曲引腳來分散應(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運動時，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呈直線排列的引腳可能導(dǎo)致各焊盤之間的距離過小而影響電氣安全，用圖4 所示的引腳彎曲方式可以很好解決這一問題。
2. 怎樣確保焊接過程中不損壞器件？
穿孔安裝器件需用波峰焊或浸焊的方式固定在電路上，環(huán)昕微實業(yè)的穿孔安裝器件的引腳適用于約185 攝氏度的低熔點焊接。無論是在手工焊接還是機器焊接過程中，為避免損壞，在離封裝體1.6mm 處的溫度不應(yīng)超過300 攝氏度，而且持續(xù)時間不得超過10 秒。