1.杨帅 2.刘春宇
北京航天新立科技有限公司 100071
摘要:混合集成电路是由半导体集成工艺与薄(厚)膜工艺结合而制成的集成电路,是在基片上用成膜方法制作厚膜或薄膜元件及其互连线,并在同一基片上将分立的半导体芯片、单片集成电路或微型元件混合组装,再外加封装而成。具有组装密度大、可靠性高、精度高、稳定性好等特点。在航天电子系统中,混合集成电路的应用非常广泛,在使用过程中要求十分严格。为提高其使用的质量和可靠性,本文主要从储存传递、装配前测试、装配过程和装配后的调试四点对其使用注意事项进行探究。
关键词:航天;混合集成电路;质量;注意事项
一、储存、传递注意事项
1.储存
混合集成电路在交付前已由专业包装人员按照规定的要求进行包装,但是由于包装盒为非密封结构,虽然对产品具有一定的防护作用。但是在长期不使用时,储存环境不当时也会对产品造成一定的影响,所以应注意以下几点:
a.应储存在干燥、无腐蚀、无污染的环境中,贮存环境温度5℃~35℃、湿度不超过65%,尽可能储存在氮气柜中;
b.不要在包装盒或产品上施加外力或过重负荷;
c.产品拆封后,应在未做任何加工的状态下保管,应避免外壳引出端被污染,导致引线锈蚀、焊接不良。
2.传递
a.混合集成电路产品内包装盒与外包装盒为纸质或塑料材料,抗压和抗力学冲击的能力较弱,在运输、装卸时不要使其受到冲击或从高处跌落。
b.在使用和传送过程中应注意轻拿轻放,避免产品外壳碰伤、擦伤,尤其应避免引线受力变形、玻璃绝缘子受损;
c.若不慎导致引线变形时,应采取适当措施校正变形引线,避免玻璃密封处受力过大,损坏玻璃绝缘子及其密封性,一般对引线矫正后续补充进行气密封试验;
d.拿取产品时应佩戴清洁的指套或手套接触DC/DC变换器,否则手迹很难被去除,并可能导致外壳锈蚀;
e.在操作、装配以及使用中应有防静电措施,防止静电损伤。必须避免直接用手触及外引线。
二、装机前测试注意事项
a.需按照产品规范中推荐的测试方法或测试连接图进行电性能测试;
b.应避免外界干扰对测试精度的影响;
c.测试引线尽量短,电压检测点应尽量在被测产品引脚根部;
d.不得带电插拔产品;
e.测试或老化应尽可能采用无拔插力插座,插装前应保证引线处于正常位置,插入或拔出遇到阻力时绝不能硬性插拔,以免损坏玻璃绝缘子;
f.产品加电前,应检查供电电源的电压和负载电流未超过被测产品额定条件,电源电压极性绝对不能接反,否则会对产品造成严重损伤;如果必要,测试线路可以设计防反接电路;
g.所有装机前的试验或测试,施加应力均不能超出产品详细规范中筛选项目的应力范围。且由于筛选试验项目虽然是无损项目,但多次试验也会有应力积累,因此也不建议多次重复进行试验或测试。
三、装配过程注意事项
a.装配过程的防护
装配过程中对产品的防护要求与上文中第一章节一致;
b.安装方式
混合集成电路产品的引出端主要起到密封绝缘和电气互联的作用,安装时不能用其作为承担机械应力的主要载体。如果产品引出端玻璃绝缘子受损或外部过应力(主要是机械应力)超出结合力极限的作用,可能引起引出端和玻璃界面结合力下降,这样就有可能引起引出端移位撺动。
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图1所示即为一种典型的不当安装方式。这种安装方式下,因为产品悬空,引出端成为唯一的机械支撑,这种安装方式下,引线会受到径向和轴向的不当应力,造成玻璃绝缘子损伤,严重时引线窜动后导致产品失效。
在机械环境应力可能较大的条件下使用时,应对DC/DC变换器采取固定和缓冲措施。将DC/DC变换器与整机箱壳壁、线路板等相对抗振性能较好的部件固定在一起,可降低共振幅度,有效减小机械应力对外引线和绝缘子的作用。安装DC/DC变换器的PCB电路板较大时,应尽量在悬空处增加机械支撑点,降低因PCB板共振引起的机械应力放大效应。
尽可能留出安装空间,尽量使用带有固定端封装的DC/DC变换器。
特别提醒:
①当采用外部机械方式对DC/DC变换器进行固定时,必须先固定好DC/DC变换
器,再对DC/DC变换器引线与PCB电路板进行焊接,操作顺序不允许颠倒。
② 与DC/DC变换器底面接触的PCB电路板布有走线时不应有凸起的通孔或焊点,以免影响接触的平整性。
①如需增加绝缘防护时,可在DC/DC变换器与PCB电路板之间垫上绝缘导热树脂垫片,与产品形状相对应。
②在进行DC/DC变换器装配等工艺操作,应考虑到DC/DC变换器引线的间距、跨距等尺寸公差,避免因引线支撑受力,导致引线表面镀层被破坏、引线变形、玻璃开裂;
c.焊接建议
手工焊接:焊接温度控制在300℃至350℃,焊接时间一般控制在3至10秒钟。但是,考虑到安装电路板厚度,覆铜板铜箔的面积,覆铜板铜箔的厚度,烙铁的功率,烙铁头温度,焊料种类,烙铁头大小等多种因素,明确确定焊接时间是十分困难的。简单而言,应在焊接后仔细检查焊接点,应保证焊点质量良好。
波峰焊或再流焊:波峰焊接或再流焊时,在焊接材料确定后,焊接设备传送带速度和各个温区的温度是控制焊接质量的主要因素,具体的应用请参考设备及材料应用说明。以获取合适的温度曲线。同时在焊接完成后,也应仔细检查,保证程序正确,焊点质量良好。
d.散热设计
散热器与DC/DC变换器外壳在直接接合时,因为外壳与散热片都是坚硬的材质,并无法确保完全密合平整,多少会产生一些缝隙,这将会增加热阻;所以DC/DC变换器在组配散热片时需使用导热的表面材料,如导热硅脂、导热硅胶片等,来确保外壳与散热片的紧密结合及平整、减少缝隙;减少DC/DC变换器底座表面和散热器之间的热阻。同时通过采取适当的机械结构装置,保证产品与散热器以及和PCB电路板紧密结合为一体,防止相互之间产生移位和晃动。
特别提醒:在大多数的情况下,推荐选择更高的功率系列和通过高温降功率使用DC/DC变换器是更有效的解决方案。
四、装配完成后调试筛选测试注意事项
a.装配完成后,产品随各级系统或整机进行的试验,试验应力均不能超过产品规范中筛选项目规定的应力范围;
b.对于厚膜产品筛选时没有的进行试验项目,如随机振动、交流抗电强度等,一定要确保产品可承受、对产品无损的情况下进行,对于已经定型的整机系统,已经过大量的实测进行论证,不可轻易加严试验条件;
c.注意产品装机后,试验过程中产品实际承受的应力是否相对于整机给定的条件有所放大。如:整机机壳内如散热不良,产品实际承受的温度应力会高于整机承受的温度应力;如内部安装存在异常,产品实际承受额振动应力或冲击应力会大于系统给定的应力值。
总结:
随着航天科技技术向电子化、智能化的发展,电子设备使用元器件的数量、品种均大幅增加,尤其是对于混合集成电路等高精度和高可靠性的元器件。要想保证电子装备稳定、可靠地工作,就必要提高元器件的质量和可靠性。因此,在航天装备使用混合集成电路上,要熟悉其使用中各环节的质量控制措施和注意事项,以提高该类元器件的使用可靠性,进一步保障生产整机的质量,推进航天事业的快速高效发展。
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