許多設(shè)計(jì)中都需要半導(dǎo)體腳端彎曲。本博客討論為實(shí)現(xiàn)可靠結(jié)果需要避免的錯(cuò)誤和遵守的建議。

我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室做過(guò)實(shí)驗(yàn)，一個(gè)穿孔功率晶體管需要腳端彎曲以插入試驗(yàn)電路板，而我們使用鉗子來(lái)實(shí)現(xiàn)彎曲。我們及時(shí)重新連接了ESD腕帶，緊盯鉗角，然后進(jìn)行彎曲。彎曲后的奇怪交錯(cuò)間距導(dǎo)致無(wú)法插入，所以我們將針腳弄直，然后重試。這次，我們用鉗子夾住針腳，利用一個(gè)“經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)”的拇指位置來(lái)掰彎針腳。這次看起來(lái)好一些，但是之后，一個(gè)針腳掉了下來(lái)，因?yàn)榻饘俨皇悄軐?shí)現(xiàn)零彎曲半徑的材料，尤其是第二次彎曲。您可能在想，圓頭鉗不也是金屬做的嗎？

老一輩人都知道如何利用原型獲得可行的結(jié)果，但是在生產(chǎn)環(huán)境中，腳端彎曲需要更好的控制。否則，結(jié)果可能是針腳斷裂、電鍍層剝離或器件成形損壞，從而允許水分進(jìn)入以及在使用中最終出現(xiàn)故障。

但是，如今，所有部分都一定要采用表面貼裝方式嗎？如果都采用表面貼裝，也許會(huì)很好，但是TO式針腳封裝不會(huì)立即消失，尤其是在大功率產(chǎn)品中。無(wú)論如何，工程師都喜歡使用螺絲刀、刀和100W焊鐵來(lái)修改昂貴的承壓部件。為什么要修改？因?yàn)樗鼈儾荒苡?，也許是因?yàn)樾螤畈缓线m。這時(shí)，人們又會(huì)突然聯(lián)想到“雞和蛋”的問(wèn)題。

有些設(shè)計(jì)師會(huì)兩邊下注，使用TO封裝并讓針腳變成“鷗翼”形或Ｃ形，以便能兩全其美：讓螺絲連接的散熱片和表面貼裝的端子都能恰當(dāng)連接（圖１）。這樣做會(huì)有將走線從板上撕下來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，不過(guò)在正常運(yùn)行時(shí)溫度會(huì)不斷變化，不同材料隨著溫度變化會(huì)有不同程度的膨脹，而這也會(huì)造成移動(dòng)。

【圖１：UnitedSiC推薦的幾種針腳彎曲配置】

針腳彎曲可以消除應(yīng)力，但是有意將銅針腳設(shè)計(jì)成可以持續(xù)彎曲的想法并不具有吸引力，而且消除多少應(yīng)力合適？即使使用適合JEDEC的封裝，針腳基料的厚度也可能有+/-20%的變化，而典型的錫鍍層厚度在300至1200微英寸之間，因此硬度會(huì)有顯著不同。無(wú)論如何，銅都是硬金屬，在用于器件針腳時(shí)，必須制成銅合金并回火至半硬狀態(tài)。其實(shí)，我很好奇“半硬”的容差是多？

之后，還有用作表面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(wèn)題。在實(shí)踐中，針腳最終可能會(huì)被手動(dòng)焊接，以應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，而這有點(diǎn)與我們的初衷相違背。

有幾個(gè)原則可以指導(dǎo)如何彎曲端腳而不損壞器件本身。有幾件事絕不可為，針腳絕不可橫向彎曲（見(jiàn)圖２），而應(yīng)當(dāng)始終夾緊，以便彎曲處不會(huì)緊貼元件。

【圖２：橫向彎曲可能造成損壞】

建議夾子不要接觸封裝的塑料材料，且避免磨損鍍層或讓裸銅外露，不過(guò)彎曲所用工具的表面將不可避免地至少會(huì)讓鍍層表面“外露”。必須考慮任何內(nèi)置壓鉚螺母柱和最小彎曲半徑，然后指定彎曲處離器件體的距離，該半徑通常以針腳寬度或厚度的倍數(shù)表示。彎曲所用的工具和工作場(chǎng)所需要清潔并有合適的ESD保護(hù)。

UnitedSiC [1] 以各種有針腳的形式（TO-220、TO-247（三針腳和四針腳）、TO-264等）銷售寬帶隙半導(dǎo)體器件。它們都有一個(gè)有用的應(yīng)用注釋AN0021：“穿孔針腳彎曲”[2]，它總結(jié)了彎曲器件針腳時(shí)的易犯錯(cuò)誤和建議，可幫助您可靠地彎曲成角，而不是弄斷針腳。