7 实装元件的注意事项
7.1 引脚端子的加工
1) 引脚端子的弯折(引脚成型)
半导体器件引脚端子的根部是引脚端子和成形树脂的界面,如果此部分受到应力产生缝隙,会降低引脚端子的防潮性,影响器件的质量。
加工引脚端子时请固定根部,并且,注意在加工引脚时不要对封装主体施加应力。
此外,固定引脚端子根部时,为了在加工前后不接触封装主体,固定位置应稍稍离开封装主体。
如下图所示,在加工引脚时请勿将其弯向端子排列方向或在根部弯折。
如果弯折成锐角,安装后的振动可能导致引脚端子折断,因此请将弯折处设为 R 形。
此外,反复弯折、拉伸引脚端子有可能导致引脚端子折断,敬请注意。
2) 对引脚端子施加的应力
对引脚端子施加过度应力可能会导致内部连接断开。
请勿在如下所示的箭头方向上施加应力。
7.2 金属框架的切割、弯折
请勿对非绝缘型半导体器件的金属框架进行切割或弯折。
否则可能导致半导体器件老化、损坏。
7.3 安装至散热器
1) 散热器的使用
为了保持散热器的电气绝缘和良好的散热效果,使用时请勿损伤安装面。尤其是对于功率半导体器件来说,从散热效果考虑,要求有较大的接触面积。因此,请小心处理散热器,避免发生“损伤”、“弯曲”、“扭转”等情况。此外,请勿使散热器上附着切削产生的金属片等异物。
2) 散热器的开孔加工
散热器的螺丝孔应采用倒棱加工,确认不存在因冲压等产生的毛刺。
螺丝孔直径、倒棱直径大于所用螺丝头直径时,拧紧后会对半导体器件产生应力,可能会导致半导体器件的封装或金属框架变形,造成老化、损坏。反之,如果小于螺丝头直径,使用自攻螺钉(不推荐)时可能超过推荐的紧固扭矩,或攻丝导致散热器的螺丝孔翻卷、半导体器件的树脂产生裂纹等。
3) 安装方法
将半导体设备安装到散热器上时,为了与散热器进行电气绝缘、发挥良好的散热效果,推荐使用螺丝安装。
如下图所示,安装时还要使用平垫圈、弹簧垫圈。
此外,请勿将半导体器件直接焊接在散热器上。
4) 安装螺丝
螺丝头型
安装至散热器时,要选择与半导体封装的接触面平坦的螺丝。
请使用符合 JIS-B1111/JIS-B1101 标准、具有扁圆头或球面圆柱头的十字槽螺丝或一字槽螺丝。
请勿使用埋头螺丝,因为它可能会对半导体器件的封装施加异常应力。
前端形状(螺纹部分)
本公司不推荐使用自攻螺丝进行安装,但如果客户因为各种原因需要使用自攻螺丝,请选择适当的螺丝及相应的散热器螺丝孔径,并仔细确认拧紧时不会产生异常应力。此外,请严格遵守所使用的半导体器件的推荐紧固扭矩。
请勿使用比半导体器件安装孔径粗的自攻螺丝,因为它不仅会在散热器上进行攻丝,还会对半导体器件上的安装孔进行攻丝,导致老化、损坏等。
材料
请根据紧固方法及紧固扭矩认真选择螺丝材料。
请勿使用黄铜螺丝,因为这种螺丝强度较弱,发生过在拧紧时拧断头部导致散热不良的事例。
5) 紧固扭矩
紧固扭矩过小会导致半导体器件与散热器之间的热电阻变大,降低散热效果。
紧固扭矩过大会导致拧断螺丝、绝缘板变形,降低绝缘效果。此外,半导体器件产生异常形变,可能会导致内部导线或半导体元件(芯片)损坏。
请在推荐的紧固扭矩范围内使用。
6) 紧固方法
请注意,将两点固定的半导体器件安装在散热器上时,不要只固定一点,而是先定好左右两处螺丝的位置,然后左右均等用力紧固。
发生过因为只固定一点而导致半导体器件内部元件损伤的事例。
7) 螺丝刀
紧固时,推荐使用手动螺丝刀或电动螺丝刀。
使用气动螺丝刀时,请仔细进行确认调整,确保紧固扭矩变动的最大值在推荐的紧固扭矩范围内。
8) 绝缘板
使用绝缘板时,请勿在半导体器件、绝缘板、散热器之间塞夹着异物或垃圾的情况下进行安装。发生过因为塞夹异物而损伤绝缘板,导致绝缘不良的事例。
此外,如果绝缘板上有小孔,会引起绝缘不良,敬请注意。
9) 硅脂
为了减小半导体器件、绝缘板与散热器之间的接触热阻,请在各自的接触面上均匀涂抹一层薄薄的硅脂。
注意不要在硅脂中混入异物。混入异物后会降低散热性,使用绝缘板时还会损伤绝缘板,引起绝缘不良。
有的硅脂基础油可能会渗入半导体器件内部,导致半导体器件内部元件的老化、损坏,因此请务必使用半导体专用硅脂。
本公司已确认以下的半导体专用硅脂不会出现问题,推荐使用。
7.4 安装至 PCB 板的方法
1) 插入方法
单独将插入式半导体器件或使其安装在散热器上插入 PCB 板时,请勿施加过度的应力。尤其注意不要将引脚端子向排列方向弯折或在根部弯折。请参考 7-1-1 项“引脚端子的弯折”、7-1-2 项“对引脚端子施加的应力”。
此外,用蛮力压入 PCB 板或由 PCB 板拔出,也可能导致半导体器件老化、损坏,敬请注意。
对于DIP型半导体器件来说,引脚端子的插入需要借助插入工具,因此会稍张开一些。将 DIP 型半导体设备插入 PCB 板时,请务必使用插入工具。
2) 插入位置
将半导体器件插入 PCB 板时,在引脚和 PCB 板之间留出适当距离,不要插到引脚端子的根部。
3) 插入后的应力
将半导体器件的引脚端子插入 PCB 板之后,如果将散热器的爪和引脚插入 PCB 板,很容易对半导体器件的引脚端子施加应力,敬请注意。
此外,完成半导体器件安装后组装装置时也要注意避免对其施加应力。
4) 表面贴装型半导体器件 (SMD) 的安装
安装表面贴装型半导体器件 (SMD:Surface Mount Device) 时,请在 PCB 板的布线中心均等安装引脚端子。安装后请确认引脚端子的位置是否有偏差。
7.5 焊接
一般来说,将半导体器件长时间放置在高温环境中会引起老化、损坏,无论是使用烙铁法还是流体焊接等焊接方法,都需要在低温下进行短时间作业。
焊接时请注意以下事项。
1) 焊接温度
本公司耐焊接热试验以 JEITA EIAJ ED-4701/300 强度试验Ⅰ为标准实施。
请在该条件下进行焊接作业。此外,再次进行焊接时请等待半导体器件完全冷却之后再进行。
使用烙铁法时温度会达到 300℃ 以上,因此要注意使主体热量经由尖嘴钳或镊子等散出。
使用流体焊接法进行安装时,请注意不要将半导体器件浸入液态焊料中。
2) 表面贴装型半导体器件(SMD)的焊接条件
如果采用红外线回流、空气回流等整体加热法对表面贴装型半导体器件进行回流焊接,急剧升高的温度会使封装各部位产生温度差,可能会造成封装扭曲或对内部产品造成损坏。
请在安装时进行预热,以缓和温度急剧变化带来的影响。
本公司将各半导体器件(表面贴装型)的安装条件以回流曲线的形式提供。以下为典型的回流曲线示例。
关于各半导体器件的回流曲线,请咨询本公司。
3) 表面贴装型半导体器件的封装裂纹
即使表面贴装型半导体器件采用了防潮包装,仍需遵守器件的使用期限。
使用整体加热法对长期保管品或吸湿品进行回流焊时,成形树脂内的水分会变成水蒸气,引起成形树脂膨胀。并且水蒸气还会从界面剥离部分逸出,导致成形树脂产生裂纹。成形树脂的膨胀和裂纹与吸湿量有关。如果存在吸湿的可能性,请进行烘烤处理。
关于各半导体器件的烘烤条件,请咨询本公司。
4) 表面贴装型半导体器件的焊接结果确认
对表面贴装型半导体器件进行回流焊后,请对以下事项进行确认。
- 引脚端子与基板布线的偏差
- 引脚端子之间或基板布线之间的焊桥
- 引脚端子或基板布线的焊料球的附着
- 引脚端子的过热焊点
- 引脚端子的焊接沾附性不足
- 引脚端子和基板布线周围的助焊剂残留
- 封装是否存在膨胀、龟裂、破裂
5) 助焊剂
焊接时一般都会使用助焊剂,但请注意,使用酸性或碱性较强的助焊剂可能会腐蚀半导体器件的引脚。本公司推荐使用松香类助焊剂。
PCB 板上有助焊剂残留可能会导致腐蚀或绝缘性下降,引起电路故障,建议在焊接后进行清洗以去除助焊剂。
6) 焊接设备的接地
对半导体器件进行焊接时,需要对烙铁的烙铁头或焊锡槽进行接地,防止漏电。
7.6 清洗
将半导体器件安装到 PCB 基板后,要使用溶剂进行洗净,以去除助焊剂等。此时请注意以下事项。
1) 溶剂(清洗液)
在氟限制规定实施以前,曾使用氟利昂、聚三氟氯乙烯、三氯乙烯等溶剂,但现在主要以纯水、甲醇等进行清洗。
选择溶剂时除了要考虑易燃性、毒性、腐蚀性外,还要考虑溶剂和清洗条件是否会导致半导体器件老化、损坏,请进行仔细评估。
2) 清洗方法
进行超声波清洗时,清洗槽的大小、振荡器的频率和输出、使用的溶剂和清洗时间等都会对半导体设备施加不同的应力。
半导体器件的内部元件(尤其是焊线)的机械共振点一般处于几十[KHz]附近,请在考虑这一因素的基础上经过仔细评估后确定清洗条件。此外,请将清洗时间控制在 30 秒之内。
进行超声波洗净时,请将半导体器件设置在振荡器投影的位置。
请勿将振荡器直接接触半导体器件或 PCB 板。
3) 清洗时间
将半导体器件长时间浸泡在溶剂中会影响其防潮性,并会引起半导体器件的故障,因此无论是使用浸渍法还是超声波法清洗,都请将时间缩到最短。
包括本公司在内,一般推荐采用浸渍法清洗半导体器件。
4) 剥离标记
半导体器件封装上的油墨标记非常脆弱,溶剂的清洗效果越强,也就越容易将油墨标记剥离。在溶剂干燥前不要揉擦标记面。
5) 使用插座进行安装
本公司不推荐在安装于基板的实装用插座上安装 DIP 封装等半导体器件。
如果客户由于各种原因采取该安装方法,请勿直接用手触碰半导体器件或插座。随着时间的推移,引脚端子或插座会发生氧化,引起动作不良。
此外,长期使用的插座插入部积灰也可能引发半导体器件的动作不良,请采取相应的防尘措施。
6) 金属フレームの切断・折曲げ
半导体器件对静电敏感,请做好充分的静电防护对策,防止静电放电(ESD:Electrostatic Discharge)损坏半导体器件。尤其是在将半导体器件安装到散热器上的工序中,操作者容易触碰半导体器件的引脚端子,经常会引起半导体器件的静电破坏,因此需要采取更完善的静电防护对策。请参见 9 项“
静电防护对策”。
在将半导体器件安装到散热器上的工序中,如果需要暂时将半导体器件装入零件盒内,请使用导电性的零件盒,以防静电破坏。
进行工序间的移动时,如果需要将半导体器件装入塑料物流箱内,请使用具有导电性的物流箱,以防静电破坏。