引腳,又叫管腳,英文叫Pin。就是從集成電路(芯片)內(nèi)部電路引出與外圍電路的接線,所有的引腳就構(gòu)成了這塊芯片的接口。引線末端的一段,通過(guò)軟釬焊使這一段與印制板上的焊盤共同形成焊點(diǎn)。引腳可劃分為腳跟(bottom)、腳趾(toe)、腳側(cè)(side)等部分。
貼片場(chǎng)效應(yīng)管管腳圖
部分貼片場(chǎng)效應(yīng)管的管腳排列如圖1。此外,我們]可利用萬(wàn)用表Rx1k檔判別結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管電極,黑表筆碰觸一個(gè)電極,紅表筆依次碰觸另外兩個(gè)電極,若兩次測(cè)出的阻值都很大,則是P溝道且黑表筆接的是柵極。反之,兩次阻值均很小,則是N溝道,黑表筆接的也是柵極,但此法不能用于測(cè)絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。
另外,還可用萬(wàn)用表估測(cè)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的放大能力,如圖2。手捏住柵極后,表針會(huì)向左擺動(dòng)(或向右),但只要有明顯擺動(dòng)說(shuō)明此管有放大能力,擺動(dòng)小,放大能力弱。由于測(cè)量進(jìn)g-結(jié)電窄上充有少量電荷,每次測(cè)量后要將g-s間短路一下,否則再次測(cè)可能表針不動(dòng)。
對(duì)于大功率場(chǎng)效應(yīng)管,如圖6-6 (a)所示,從左至右,管腳排列基本為G、D、S極(散熱片接D極):采用絕緣底板模塊封裝的特種場(chǎng)效應(yīng)管通常有四個(gè)管腳,如圖2示,上面的兩個(gè)通常為兩個(gè)S極(相連),下面的兩個(gè)分別為G、D極;采用貼片封裝的場(chǎng)效應(yīng)管,如圖2示,散熱片是D極,下面的三個(gè)腳分別是G、D、S極。
貼片場(chǎng)效應(yīng)管的種類
貼片場(chǎng)效應(yīng)管管腳圖-高壓電容管腳斷裂失效分析
環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn) (ESS試驗(yàn))是考核導(dǎo)彈質(zhì)量的必要手段。ESS試驗(yàn)中的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)旨在考核產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)、裝配、應(yīng)力等方面的缺陷。導(dǎo)彈在生產(chǎn)中要經(jīng)歷組件、艙段、全彈3級(jí)的ESS試驗(yàn)。在3級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)中多次出現(xiàn)發(fā)射機(jī)探測(cè)功率抖動(dòng)或功率很小的故障現(xiàn)象,排查后發(fā)現(xiàn)是發(fā)射機(jī)組件的整流器電路板上高壓電容的引腳在焊點(diǎn)處斷裂引起。
整流器電路板上有10個(gè)貼片瓷介高壓電容(在電路中起倍壓或?yàn)V波作用),在兩側(cè)鍍銀電極焊接11 mm鍍銀銅絲后插裝在印制板上,電容陶瓷底面距印制板小于0.5 mm,然后用電烙鐵焊接,最后在電容底部涂1圈硅橡膠GD414以粘接固定在印制板上。通過(guò)對(duì)斷口宏微觀觀察、化學(xué)成分分析和硬度檢測(cè)、裝配生產(chǎn)流程分析以及材料力學(xué)計(jì)算,確定斷裂性質(zhì)和原因,進(jìn)而制定經(jīng)濟(jì)、可行、有效的補(bǔ)償措施,并進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)證,從而使最終問(wèn)題得到解決。這一研究對(duì)ESS試驗(yàn)的進(jìn)行有較重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
工藝分析和改進(jìn)措施
(1)固定膠分析和改進(jìn)
硅橡膠拉伸強(qiáng)度為4~5 MPa,伸長(zhǎng)率為100%~200%,分子間作用力弱,粘附性差,粘接強(qiáng)度低;而E-4X環(huán)氧樹(shù)脂膠拉伸強(qiáng)度大于83 MPa,伸長(zhǎng)率小于9%,粘合性好,粘接強(qiáng)度高,收縮率低,尺寸穩(wěn)定。從性能上明顯看出,E-4X環(huán)氧樹(shù)脂膠才能對(duì)“懸臂梁”式的高壓電容起到真正的固定作用。
對(duì)涂膠工序進(jìn)行細(xì)化,要求環(huán)氧膠固定電容高度達(dá)到電容本體的1/3,并在兩肋形成山脊?fàn)钪危垢邏弘娙菖cE-4X一體,振動(dòng)中不再顫振,引腳得到保護(hù)。
(2)生產(chǎn)流程分析和改進(jìn)
審查整流器電路板裝配生產(chǎn)流程,發(fā)現(xiàn)是先裝配高壓電容再裝配其它元件,這樣立式高壓電容為最高點(diǎn),周轉(zhuǎn)或放置時(shí),電容易受到磕碰或外力而造成歪斜,每批電路板測(cè)試或固定前發(fā)現(xiàn)部分高壓電容有歪斜現(xiàn)象,固定前人工進(jìn)行了扶正。更改工序即先裝配其它元件和粘接立柱再裝配高壓電容。這樣周轉(zhuǎn)或放置時(shí)比高壓電容稍高的立柱受力,保護(hù)了高壓電容。改進(jìn)工序前,先對(duì)電路板真空涂覆(在電容陶瓷面上形成約15 μm厚的派埃林薄膜材料),再涂硅橡膠固定。改進(jìn)后,先在電容上涂環(huán)氧膠,再在整個(gè)電路板真空涂覆,這樣在電容和膠外表面一體形成派埃林薄膜。由于派埃林薄膜表面粗糙度小于陶瓷面,膠在派埃林薄膜表面的接觸角大于陶瓷表面(接觸角越小潤(rùn)濕效果越好),改進(jìn)后固定效果更好。
分析與改進(jìn)結(jié)果
高壓電容是片式SMC,焊盤應(yīng)設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方形的焊盤,焊接采用表面組裝技術(shù)(SMT)回流焊接,這樣高壓電容不再是“懸臂梁”,正應(yīng)力會(huì)因質(zhì)心降低和受力面積增大而大幅度減小。重新對(duì)電路板設(shè)計(jì)可從根本上解決問(wèn)題,但涉及大批量在制品的報(bào)廢和返修,嚴(yán)重影響導(dǎo)彈的生產(chǎn)交付。
在X和Y方向隨機(jī)振動(dòng)中高壓電容受交變的拉伸和剪切應(yīng)力,硅橡膠粘接強(qiáng)度弱且固定不足高壓電容高度的1/5,基本沒(méi)有起到支撐作用,特別是Y向振動(dòng)中電容在顫振,焊點(diǎn)處受到高頻率的剪切應(yīng)力,最終導(dǎo)致彎曲疲勞斷裂。
電路板(試驗(yàn)件)換膠后通過(guò)了加強(qiáng)考核的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn),隨后大批量正式產(chǎn)品進(jìn)行返修。新投產(chǎn)的整流器電路板按照改進(jìn)后的流程生產(chǎn),用E-4X環(huán)氧樹(shù)脂膠固定高壓電容。返修后的產(chǎn)品和按改進(jìn)措施新生產(chǎn)的產(chǎn)品在組件、艙段、全彈三級(jí)的ESS試驗(yàn)均未再發(fā)生高壓電容引腳斷裂故障,表明問(wèn)題得到解決。
結(jié)論
1)高壓電容引腳斷裂性質(zhì)是疲勞斷裂;
2)裝配方式設(shè)計(jì)不合理,固定膠粘接強(qiáng)度不夠和工藝不完善是導(dǎo)致引腳斷裂的原因;
3)改用環(huán)氧膠和調(diào)整生產(chǎn)流程從工程上簡(jiǎn)單、有效、經(jīng)濟(jì)地解決了問(wèn)題。
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