小心彎曲:為什麼不應通過元件腳端彎曲來走捷徑
發布時間:2023-06-06 來源:Qorvo 責任編輯:wenwei
【導讀】許(xu)多(duo)電(dian)力(li)工(gong)程(cheng)師(shi)都(dou)知(zhi)道(dao)如(ru)何(he)使(shi)用(yong)其(qi)手(shou)工(gong)原(yuan)型(xing)獲(huo)得(de)可(ke)行(xing)的(de)成(cheng)果(guo),但(dan)在(zai)生(sheng)產(chan)環(huan)境(jing)中(zhong),我(wo)們(men)需(xu)要(yao)更(geng)好(hao)地(di)控(kong)製(zhi)腳(jiao)端(duan)彎(wan)曲(qu)。否(fou)則(ze),可(ke)能(neng)會(hui)引(yin)起(qi)數(shu)不(bu)盡(jin)的(de)問(wen)題(ti)。本(ben)博(bo)客(ke)文(wen)章(zhang)討(tao)論(lun)了(le)獲(huo)得(de)可(ke)靠(kao)結(jie)果(guo)要(yao)避(bi)免(mian)的(de)錯(cuo)誤(wu)以(yi)及(ji)應(ying)遵(zun)循(xun)的(de)建(jian)議(yi)。
這篇博客文章最初由 United Silicon Carbide (UnitedSiC) 發布,該公司於 2021 年 11 月加入 Qorvo 大家庭。UnitedSiC 是一家領先的碳化矽 (SiC) 功率半導體製造商,它的加入促使 Qorvo 將業務擴展到電動汽車 (EV)、工業電源、電路保護、可再生能源和數據中心電源等快速增長的市場。
在zai實shi驗yan室shi時shi,我wo們men經jing常chang使shi用yong鉗qian子zi來lai完wan成cheng穿chuan孔kong功gong率lv晶jing體ti管guan需xu要yao的de腳jiao端duan彎wan曲qu操cao作zuo,以yi便bian將jiang其qi裝zhuang進jin電dian路lu測ce試shi板ban中zhong。我wo們men及ji時shi重zhong新xin連lian接jie了le防fang靜jing電dian手shou腕wan帶dai,緊jin緊jin盯ding著zhe鉗qian口kou的de角jiao度du,然ran後hou進jin行xing彎wan曲qu。如ru果guo彎wan曲qu後hou的de奇qi怪guai交jiao錯cuo間jian距ju導dao致zhi無wu法fa裝zhuang入ru,我wo們men會hui將jiang針zhen腳jiao拉la直zhi,然ran後hou再zai試shi一yi次ci。這zhe次ci我wo們men會hui用yong鉗qian子zi夾jia住zhu針zhen腳jiao,然ran後hou用yong “經過校準” 的(de)拇(mu)指(zhi)來(lai)掰(bai)彎(wan)針(zhen)腳(jiao)。這(zhe)次(ci)看(kan)起(qi)來(lai)好(hao)多(duo)了(le),但(dan)隨(sui)後(hou)一(yi)個(ge)針(zhen)腳(jiao)掉(diao)了(le)下(xia)來(lai),因(yin)為(wei)金(jin)屬(shu)不(bu)是(shi)能(neng)實(shi)現(xian)零(ling)彎(wan)曲(qu)半(ban)徑(jing)的(de)材(cai)料(liao),尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)第(di)二(er)次(ci)彎(wan)曲(qu)時(shi)。您(nin)可(ke)能(neng)會(hui)想(xiang),圓(yuan)嘴(zui)鉗(qian)不(bu)也(ye)是(shi)金(jin)屬(shu)做(zuo)的(de)嗎(ma)?
老前輩們都知道如何利用原型獲得可行的結果,但是在生產環境中,我們需要更好地控製腳端彎曲。否則可能會造成針腳斷裂、鍍層脫落或成型器件受損,從而導致水分侵入,並最終導致使用故障。
但現在所有元件都是采用表麵貼裝嗎?如果都采用表麵貼裝,也許會很好,但是 TO 式針腳封裝不會立即消失,尤其是在大功率產品中。不管怎樣,工程師們都喜歡使用螺絲刀、切割工具和 100W 烙鐵來改造昂貴的受力部件。為什麼要改造?因為那些部件不能用,也許是其形狀不合適。此時,設計人員就要麵臨 “先有雞還是先有蛋” 的問題。
有些設計人員為了兩頭下注、對衝風險,就會使用 TO 封裝並讓針腳變成 “鷗翼” 形或 C 形,以便能兩全其美:讓螺絲安裝的散熱器和表麵貼裝的端子都能連接恰當(圖 1)。不過,在正常工作條件下,隨著溫度的變化,材料會出現不均勻的膨脹,這樣做有可能會將走線從電路板上扯下來。
圖 1:UnitedSiC 推薦的幾種針腳彎曲配置
彎曲針腳可以緩解應力,但有意將銅針腳設計成可以持續彎曲的樣子卻不太可行,而且消除多少應力才合適?即使是使用符合 JEDEC 標準的封裝,針腳基料的厚度也會出現 +/-20% 的變化,而典型的鍍錫材料厚度可在 300 至 1200 µin 之間,所以針腳剛度會有顯著不同。無論如何,銅是一種硬金屬,在用於器件針腳時,必須製成銅合金並回火至半硬狀態。我在想,“半硬” 的容差是多少?
之後,還有用作表麵貼裝類型的針腳器件的回流溫度和缺乏潮濕敏感度 (MSL) 額定值問題。在實踐中,為了解決這些問題,針腳最終可能會手動焊接起來,但這就有點違背了我們的初衷。
遵循幾個原則,就可以做到在不損壞器件本身的情況下,實現針腳彎曲。有幾件事不可做。針腳絕不可橫向彎曲(圖 2),且應始終用夾具夾緊針腳,以避免彎曲處緊貼元件。
建jian議yi夾jia具ju不bu要yao接jie觸chu到dao封feng裝zhuang的de塑su料liao材cai料liao,以yi避bi免mian磨mo損sun鍍du層ceng或huo讓rang裸luo銅tong外wai露lu,但dan實shi際ji上shang彎wan曲qu工gong具ju的de表biao麵mian至zhi少shao會hui摩mo擦ca到dao鍍du層ceng表biao麵mian,這zhe是shi難nan以yi避bi免mian的de。指zhi定ding彎wan曲qu部bu分fen與yu器qi件jian主zhu體ti之zhi間jian的de距ju離li,同tong時shi考kao慮lv所suo有you的de內nei置zhi壓ya鉚mao螺luo母mu柱zhu和he最zui小xiao彎wan曲qu半ban徑jing,該gai半ban徑jing通tong常chang以yi針zhen腳jiao寬kuan度du或huo厚hou度du的de倍bei數shu表biao示shi。彎wan曲qu工gong具ju和he工gong作zuo場chang所suo需xu保bao持chi幹gan淨jing整zheng潔jie,並bing采cai取qu適shi當dang的de ESD 防護措施。
圖 2:橫向彎曲很可能會造成損壞
UnitedSiC 出售各種針腳樣式的寬帶隙半導體器件:如 TO-220、TO-247(3 針腳和 4 針腳)、TO-264 等,並附有實用的應用筆記,AN0021:“穿孔針腳彎曲”,筆記中總結了彎曲器件針腳時的常見錯誤和建議,從而幫助您可靠地彎曲成角,避免弄斷針腳。
文章來源於Qorvo Power ,作者UnitedSiC現Qorvo
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