可控硅器件的可靠性及其應用范圍

一.  電子產品的可靠性
電子產品的可靠性是指產品在規定的條件下及規定的時間內完成規定功能的能力，它是電子產品質量的一個重要組成部分。一個電子產品盡管其技術性能指標很高，但如果它的可靠性不高，它的質量就不能算是好的。產品的可靠性不高將會給生產帶來很大損失，隨著控制系統的大型化，一個系統所用的電子元件越來越多，只要其中一個元件發生故障，一般都會導致整個系統發生故障，由此產生的經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。電子產品是否適應預定的環境和滿足可靠性指標，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品在設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
環節，也是進一步提高產品可靠性的有效措施。
二.  電子產品的可靠性試驗
為了評價分析電子產品可靠性而進行的試驗稱為可靠性試驗。試驗目的通常有如下幾方面：
（1）在研制階段用以暴露試制產品各方面的缺陷，評價產品可靠性達到預定指標的情況；
（2）生產階段為監控生產過程提供信息；
（3）對定型產品進行可靠性鑒定或驗收；
（4）暴露和分析產品在不同環境和應力條件下的失效規律及有關的失效模式和失效機理；
（5）為改進產品可靠性，制定和改進可靠性試驗方案，為用戶選用產品提供依據。對于可控硅產品，通常應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。所以可控硅產品的散熱特性以及抗外力沖擊能力是至關重要。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.  環昕微實業可控硅產品的可靠性試驗
1.抗電壓和電流沖擊試驗
1.1 試驗設備
1). 調壓器、沖擊試驗盒、高壓包、示波器
2). 試驗設備及試驗產品依下圖 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,工頻電壓通過調壓器對電容 C1 充電(用示波器監視)產生高壓,由于K斷開, 被測可控硅無觸發電壓, 承受高壓沖擊.
2). K K1,K2 閉合, 可控硅被觸發. 由于調壓器次級內阻較小, 被測可控硅承受大電流沖
擊.
1.3 試驗樣品數量為每批 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視的電壓曲線正常，產品未出現炸裂、燒傷等異常，則判定該產品試驗合格。
2.  跌落試驗
2.1 試驗設備
跌落試驗機，如無該設備，也可用手按照標準操作。
2.2 試驗樣品數
分產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
撞過程中產生很高的加速度,且不出現二次碰撞現象,即完成一次跌落過程。
2).依次將所有試驗樣品作跌落后，按照產品測試規范要求測試。
2.4 試驗判定
試驗后產品測試合格，則判定該產品試驗合格。

四 ． 應用時須注意的問題
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，所以在實際應用中往往需要改變標準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合部位。為了減小彎腳時對器件產生的應力，應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會有微小的裂紋，這會使引腳內部的銅暴露于空氣中，不過這一般不會影響引腳的強度。環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
格的應用中可以使半徑等于引腳材料厚度。

3）手工彎腳
當產品還處于開發，試制以及小批量生產階段時，由于數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。

解除應力
當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，這樣當散熱器與電路板有相對運動時，應力可被引腳分散吸收。布線間距當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，環昕微實業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 處的溫度不應超過300 攝氏度，而且持續時間不得超過10 秒。