1、半導(dǎo)體器件選用注意事項(xiàng)半導(dǎo)體器件(以下簡(jiǎn)稱器件)的質(zhì)量問(wèn)題，不僅有器件本身所固有的質(zhì)量和可靠性問(wèn)題，也有由于用戶選擇或使用不當(dāng)造成的器件失效問(wèn)題。從統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果來(lái)看，兩者幾乎各占50%。因此，為了保證器件的質(zhì)量、提高器件的可靠性，除供方的工作以外，使用方應(yīng)在器件的選擇，測(cè)試，裝配和焊接，貯存、包裝和運(yùn)輸?shù)雀鞣矫婢C合考慮，做到正確選擇、合理使用。一. 器件的選擇1. 器件選擇前應(yīng)了解以下知識(shí)：封裝形式器件的封裝形式多種多樣。從封裝結(jié)構(gòu)來(lái)分，有氣密封裝和實(shí)體封裝；從封裝材料來(lái)分，有金屬封裝、陶瓷封裝、玻璃鈍化封裝、玻璃封裝、玻璃內(nèi)鈍化塑料封裝、塑料封裝等。氣密封裝的封裝腔體內(nèi)的芯片周圍有一定氣氛

2、的空間并與外界隔離；實(shí)體封裝的芯片周圍與封裝腔體形成整個(gè)實(shí)體，這種封裝形式不存在氣密封裝可能出現(xiàn)的漏氣和封裝多余物問(wèn)題，但對(duì)封裝材料要求較高，必須致密、抗潮、與芯片材料粘附和熱匹配良好，并且在高溫、低壓條件下不應(yīng)產(chǎn)生有害氣體。小型化是器件發(fā)展的趨勢(shì)。表面貼裝器件的封裝材料一般采用改性環(huán)氧樹(shù)脂具有較高的可靠性水平；器件體積比常規(guī)器件要小20%80%,在電子線路中整體采用這種器件可大幅度縮小整機(jī)體積。我廠大部分產(chǎn)品除常規(guī)封裝形式外也采用這種封裝形式，小電流的器件一般采用SOT-23、SOD-123等封裝形式，部分產(chǎn)品采用MELF(DO-213AB)、Mini-MELF等玻璃封裝表面貼裝封裝形式；1

3、6A的器件一般采用SMA、SMB、SMC等封裝形式。產(chǎn)品質(zhì)量保證等級(jí)分立器件產(chǎn)品執(zhí)行QZJ840611半導(dǎo)體二、三極管“七?！奔夹g(shù)條件、QZJ840611A半導(dǎo)體分立器件“七專”技術(shù)條件、GJB33A-97半導(dǎo)體分立器件總規(guī)范以及用戶技術(shù)協(xié)議（用戶有要求時(shí)）等，對(duì)應(yīng)的質(zhì)量等級(jí)分別為“J”、“G”、“G+”、“JP”、“JT”、“JCT”、“JY”等。我廠執(zhí)行的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為：“J”級(jí)（普軍品）：執(zhí)行QZJ840611和用戶技術(shù)協(xié)議；“G”級(jí)“'七專”產(chǎn)品）：執(zhí)行QZJ840611和用戶技術(shù)協(xié)議；“G+”級(jí)（“七?！奔訃?yán)產(chǎn)品）：執(zhí)行QZJ840611、QZJ840611A、GJB33A-97

4、和用戶加嚴(yán)技術(shù)協(xié)議（如一院LMS203.3硅開(kāi)關(guān)二極管（微玻璃封裝）“七?！奔訃?yán)技術(shù)條件、五院東方紅三號(hào)、四號(hào)衛(wèi)星技術(shù)條件等）；“JP”、“JT”、“JCT”級(jí)（國(guó)軍標(biāo)產(chǎn)品）：執(zhí)行GJB33A-97和用戶技術(shù)協(xié)議。三端穩(wěn)壓器（集成電路）產(chǎn)品執(zhí)行QZJ840615模擬集成電路總技術(shù)條件、GJB597A-96半導(dǎo)體集成電路總規(guī)范以及用戶技術(shù)協(xié)議等，對(duì)應(yīng)的質(zhì)量等級(jí)為“J”、“G”、“B1”、“B”、“S”等。模塊電源產(chǎn)品執(zhí)行SJ20668-1998微電路模塊總規(guī)范和用戶技術(shù)協(xié)議。器件選擇的一般原則根據(jù)應(yīng)用部位對(duì)器件的功能和性能（包括電性能及體積、重量等）要求及質(zhì)量要求、環(huán)境適應(yīng)性要求，選擇合適的品種

5、、型號(hào)、生產(chǎn)廠，確定器件的質(zhì)量等級(jí)及器件的封裝形式（外形）、引線涂覆、輻射強(qiáng)度保證等級(jí)等要求；有特殊要求的應(yīng)對(duì)器件的其他要求諸如內(nèi)熱阻、抗靜電能力、抗瞬態(tài)過(guò)載能力進(jìn)行選擇或評(píng)價(jià)。2. 器件選擇時(shí)要注意以下問(wèn)題：正確選擇封裝形式選擇封裝形式時(shí)要根據(jù)應(yīng)用部位對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的要求，綜合考慮各種封裝形式的優(yōu)缺點(diǎn)，確定器件的封裝形式，以使其滿足使用要求同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性。不能超過(guò)器件的最大額定值器件能夠安全使用的工作條件和環(huán)境條件的極限值稱為器件的最大額定值。無(wú)論工作條件和環(huán)境條件怎樣惡劣，器件在使用時(shí)都不允許超過(guò)或瞬時(shí)超過(guò)規(guī)定的極限值。只有在此極限值以下使用，才能保證器件可靠地工作，充分發(fā)揮器件的功能，否則

6、器件可能出現(xiàn)參數(shù)退化、性能降低、壽命大大縮短等現(xiàn)象，甚至損壞失效。因此，電路設(shè)計(jì)者在選擇器件時(shí)應(yīng)充分考慮到器件在整個(gè)工作壽命期的電氣條件（如電流電壓變化、負(fù)載變化、信號(hào)變化、電路控制調(diào)整、元器件設(shè)備變化等）和環(huán)境條件的變化，使之不超過(guò)器件允許的最大額定值。另外，由于器件最大額定值的各參數(shù)之間是互相聯(lián)系的，在設(shè)計(jì)或使用時(shí)必須兼顧考慮。降額使用溫度是影響器件壽命的重要因素。器件的結(jié)溫越高，失效幾率越大。因此應(yīng)把器件的結(jié)溫控制在允許的范圍內(nèi)，防止器件過(guò)熱而導(dǎo)致失效。降額使用是防止器件過(guò)熱的有效措施。為提高器件工作的可靠性，應(yīng)考慮對(duì)器件的規(guī)定參數(shù)進(jìn)行降額。器件使用時(shí)需要降額的參數(shù)（降額因子）有：電壓、

7、電流、功率、工作結(jié)溫和環(huán)境溫度。二、三極管典型的降額使用范圍見(jiàn)表1（僅供參考）。有的器件不允許降額使用，如電壓基準(zhǔn)二極管的電流（IZ）應(yīng)采用推薦值，不可降額。這種情況應(yīng)當(dāng)引起使用者的注意。表1二、三極管典型降額范圍降額因子二極管三極管功率(P)平均功耗V0.5XPtot<0.5XPtot安全工作區(qū)不能超過(guò)器件的安全工作區(qū)電壓(V)反向電壓<0.8(或V0.5)X反向工作電壓<0.5X反向擊穿電壓電流(A)平均電流<0.5X1或0.25X1oo<0.5X1c瞬時(shí)電流小于浪涌電流<0.8Xic峰值電流<0.8XiF小于最大允許峰值電流溫度（T、T）jamb

8、工作結(jié)溫<110°C<110°C環(huán)境溫度0°C45C0C45C合理選擇質(zhì)量等級(jí)器件的工作失效率是和其質(zhì)量等級(jí)有關(guān)的。質(zhì)量等級(jí)確定的依據(jù)是其所屬電子設(shè)備的可靠性指標(biāo)。選擇器件的質(zhì)量等級(jí)應(yīng)以此指標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，考慮應(yīng)用部位的關(guān)鍵程度，初步確定質(zhì)量等級(jí)，再借助于電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)檢驗(yàn)初步確定質(zhì)量等級(jí)的正確性和合理性。若預(yù)計(jì)結(jié)果說(shuō)明初步確定的質(zhì)量等級(jí)偏低，則應(yīng)適當(dāng)提高；反之則應(yīng)適當(dāng)降低，以兼顧經(jīng)濟(jì)性。不能只考慮到經(jīng)濟(jì)性而降低質(zhì)量等級(jí)。另外，在選用時(shí)對(duì)器件的引出端涂覆形式、輻射強(qiáng)度保證等級(jí)、內(nèi)熱阻、抗靜電能力、抗瞬態(tài)過(guò)載能力等方面也應(yīng)加以考慮。二. 器件的測(cè)試器件測(cè)

9、試時(shí)，為獲得準(zhǔn)確的測(cè)試數(shù)據(jù)且不至于損壞器件，應(yīng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定或按照由供方提供使用方認(rèn)可的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1. 電測(cè)試條件除另有規(guī)定外，器件應(yīng)在下述環(huán)境條件下進(jìn)行電測(cè)試：環(huán)境溫度：25±3°C；相對(duì)濕度：45%75%；環(huán)境大氣壓：86Kpa106Kpa。2. 限制、保護(hù)措施除非規(guī)定的測(cè)試方法中有要求，器件不應(yīng)承受會(huì)產(chǎn)生超過(guò)器件最大額定值的工作條件。要采取措施限制最大瞬時(shí)電流和所加的電壓，通常要求大串聯(lián)電阻值（恒流源）及小電容量。避免引線反接、誤接、短路，防止因儀器設(shè)備開(kāi)啟和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流加到器件上。3. 小電流測(cè)試測(cè)試反向電流或截止電流小的器

10、件（如nA數(shù)量級(jí)）時(shí)，要注意采取措施保證測(cè)試夾具與測(cè)試儀器連接電路的寄生電流或外部漏電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于被測(cè)器件的反向電流或截止電流。4. 大電流測(cè)試在進(jìn)行較大電流測(cè)試時(shí)，為了避免因引線壓降和接觸壓降所引起的測(cè)試誤差應(yīng)盡可能采用具有開(kāi)爾文連接功能的測(cè)試儀器和夾具。5. 脈沖測(cè)試當(dāng)施加的測(cè)試條件有可能產(chǎn)生較大的功率耗散時(shí)，為避免因器件發(fā)熱引起的測(cè)試誤差或器件損傷，應(yīng)采取脈沖方法進(jìn)行測(cè)試以使器件發(fā)熱減至最小。除另有規(guī)定外，脈沖頻率為1000Hz±25Hz,脈沖時(shí)間（t）應(yīng)不大于10ms，占空比最大p2%。在此范圍內(nèi)，脈沖必須長(zhǎng)至足以適應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備的能力和所要求的準(zhǔn)確度，短至足以避免發(fā)熱。三. 器件

11、的裝配和焊接裝配和焊接質(zhì)量的好壞對(duì)器件的可靠性影響很大，因此必須以科學(xué)合理的方法，從引線的成型和切斷，在印制電路板上的安裝、焊接、涂覆、清洗，器件的布置以及散熱器的設(shè)計(jì)安裝等各方面加以考慮。1. 引線的成型和切斷在對(duì)器件的引線進(jìn)行成型和切斷時(shí)，應(yīng)盡量避免使器件內(nèi)部遭到機(jī)械損傷和不合理的機(jī)械應(yīng)力，否則可能使器件的內(nèi)引線折斷，外殼和引線之間的玻璃絕緣子出現(xiàn)裂縫甚至將外引線折斷，從而使器件的可靠性降低或無(wú)法使用。因此，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：引線折彎時(shí)，必須在離器件本體3mm以外用鉗子或其他夾具夾緊，以防止將應(yīng)力直接加到器件本體和引線之間，切斷引線時(shí)亦應(yīng)如此；引線彎曲角度不能大于90o,而且不要使

12、引線反復(fù)彎折；對(duì)扁形引線不允許橫向彎折和切斷；采用引線成型和切斷工具時(shí)，不能損傷引線表面涂層。2. 在印制電路板上安裝器件在印制電路板上安裝時(shí)，要注意以下幾個(gè)方面：印制電路板上安裝孔的間隔要與引線成型的間隔一致，插入時(shí)不要將器件硬插入引線孔以免在器件引線上產(chǎn)生附加應(yīng)力；也不可硬拉引線，以免造成引線和外殼間的過(guò)大應(yīng)力。軸向拉力（沿引線軸方向的引線拉力）與引線直徑（異形引線按截面積計(jì)算等效直徑）有關(guān)，安裝時(shí)不應(yīng)超過(guò)表2的規(guī)定值。若須在印制電路板上粘接固定器件本體時(shí)，粘接應(yīng)嚴(yán)格在器件的引線空間進(jìn)行以避免使引線受力。表2引線直徑和軸向拉力對(duì)照引線直徑（mm）拉力（N）受力時(shí)間（S）備注0.3VdW0.

13、55V10對(duì)異形引線，按截面積計(jì)算等效直徑0.5VdW0.810V1O0.8VdW1.2520V1O1.25Vd40V1O在印制電路板和器件之間如果必須采用墊層，應(yīng)事先留下空隙。有散熱器的器件在印制電路板上固定焊接時(shí)，為避免在器件上施加不必要的機(jī)械應(yīng)力，須將器件事先固定在散熱器上，并將散熱器固定在印制電路板上后才可進(jìn)行。3. 焊接器件在焊接時(shí)溫度要盡可能低，時(shí)間應(yīng)盡可能短，不允許在高溫條件下滯留較長(zhǎng)時(shí)間，以免使器件過(guò)熱損壞。器件焊接時(shí)允許的熱條件是溫度不超過(guò)260°C,時(shí)間不超過(guò)10S。焊接時(shí)應(yīng)在距離器件本體至少2mm以上處進(jìn)行。焊接溫度過(guò)高、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，器件的結(jié)溫會(huì)隨之升高,可能導(dǎo)致

14、器件性能退化或熱破壞。焊接時(shí),應(yīng)避免使用酸性或堿性強(qiáng)的助焊劑以避免腐蝕引線或造成整機(jī)氣氛不良,影響可靠性。需要時(shí)可采用中性助焊劑,焊接完畢要進(jìn)行必要的清洗,除去多余的助焊劑。為了提高器件的焊接性能，在焊接前可對(duì)引線預(yù)先浸錫。此時(shí)應(yīng)注意浸錫方式和操作方法，避免帶來(lái)不必要的熱應(yīng)力而導(dǎo)致器件失效。a. 引線浸錫時(shí)，必須距離器件本體2mm以上，不能直接浸到引線根部。b. 用電烙鐵浸錫時(shí)，應(yīng)用鑷子夾在器件本體和烙鐵之間，以減少熱量直接傳向器件內(nèi)部從而造成器件損壞。c. 絕對(duì)不能將器件丟進(jìn)錫鍋內(nèi)浸錫，否則器件將會(huì)失效。d. 浸錫溫度不能超過(guò)260°C，時(shí)間不能超過(guò)10S。4. 器件的位置在整機(jī)裝

15、配時(shí)，器件位置排列的合適與否對(duì)器件的可靠性影響很大，下面幾種情況應(yīng)引起注意：應(yīng)使器件盡量遠(yuǎn)離大的電阻、變壓器等發(fā)熱源，避免熱量傳到器件或散熱器上使其溫度升高。器件應(yīng)放置在不易積聚灰塵的地方以防止絕緣性能下降，可以在器件或印制電路板上涂敷一層防水樹(shù)脂加以保護(hù)。注意避免在高壓、高頻設(shè)備中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓使器件擊穿。5. 散熱器的設(shè)計(jì)安裝器件特別是功率器件在使用時(shí)，為合理控制外熱阻和外部熱環(huán)境，發(fā)揮器件的最佳性能，要進(jìn)行可靠的熱設(shè)計(jì)。除對(duì)器件降額使用外，功率器件應(yīng)安裝散熱器。散熱器的設(shè)計(jì)安裝要注意以下幾個(gè)方面：散熱器表面積應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求；散熱器上有多個(gè)肋片時(shí)應(yīng)選擇肋片間距大的散熱器；散熱器要進(jìn)行表面處

16、理使其表面粗糙度適當(dāng)并呈黑色以增強(qiáng)輻射散熱。散熱器的表面不允許有裂紋、起泡、起皮，局部機(jī)械損傷最大深度不超過(guò)0.5mm，表面凹凸彎度與螺栓孔之間的間隔應(yīng)小于0.05cm。應(yīng)采取以下措施使器件外殼與散熱器間的熱阻盡可能少：a. 器件與散熱器接觸時(shí)面積要盡可能大；b. 接觸面要保持平直光潔（平整度一般要求小于25口m）,接觸面和器件之間不能有切削多余物或碎屑；c. 器件外殼與散熱器間要求絕緣時(shí)應(yīng)采用導(dǎo)熱系數(shù)高的絕緣片，必要時(shí)應(yīng)在接觸面上涂導(dǎo)熱膏或加導(dǎo)熱絕緣硅橡膠片并借助于合適的緊固措施保證緊密接觸。對(duì)熱敏感的器件，安裝時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離耗散功率大的元器件。在有氣流的工作條件下，器件應(yīng)安裝在其他功率元器件自然或強(qiáng)迫對(duì)流的相反方向，有肋片的散熱器應(yīng)使其肋片沿散熱器長(zhǎng)度方向垂直安裝便于自然對(duì)流。工作在真空條件下器件，散熱器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以只有輻射和傳導(dǎo)散熱為基礎(chǔ)。器件在散熱器表面安裝時(shí)要使用合適的緊固力矩，以保證器件與散熱器表面之間接觸良好，使器件不至于受損并且熱阻足夠小。注意緊固時(shí)不能對(duì)外殼施加機(jī)械應(yīng)力。器件在散熱器表面安裝好以后不允許對(duì)外殼和器件的散熱片進(jìn)行機(jī)械加工和整形，否則將產(chǎn)生應(yīng)力或增大熱阻。四. 器件的