肖特基二极管因其低正向压降和快速开关特性,被广泛应用于开关电源、DC-DC转换器等高频电路。焊接作为器件安装的关键环节,直接影响其电气性能与长期可靠性。焊接不当可能导致正向压降增大、反向漏电流超标甚至器件失效。本文从六个实操维度,系统梳理焊接环节的注意事项。
焊接温度需严格控制在260℃-300℃范围内,手持烙铁焊接时建议温度设定为280℃。温度过低会导致焊料浸润不良,形成冷焊或虚焊;温度过高则会损伤二极管内部金属-半导体接触结构,使正向压降永久性增大。实测数据显示,持续350℃以上高温超过5秒,部分型号正向压降可从0.5V恶化至0.8V以上。
焊接时间应控制在3-5秒,从烙铁接触引脚到焊料完全浸润形成光滑焊点的总时长不得超过5秒。单点焊接时间越短越好,建议在3秒内完成操作。对于大功率器件如TO-263、TO-277B封装,需预先对引脚进行150℃、10秒的预热处理,减小焊接时的热冲击。回流焊工艺中,峰值温度建议不超过260℃,且220℃以上持续时间不超过60秒。阿赛姆的R2AF~R2MF系列快恢复整流器等技术文档中明确给出了焊接温度曲线建议,器件可承受最高260℃的温度10秒,为工艺控制提供了明确依据。
肖特基二极管极性接反将导致电路功能丧失或元件损毁。焊接前必须完成极性确认。直插型产品(如DO-15封装)在负极(阴极)侧印有环形横线或色带标记,长引脚为阳极(正极),短引脚为阴极(负极)。贴片型产品(如SOD-123封装)在阴极端有明确横线或竖线标识。
焊接前建议使用万用表二极管档二次验证极性。红表笔接触引脚,黑表笔接触另一引脚,若显示0.2V-0.5V正向压降,则红表笔所接为阳极。务必在器件脱离电路或至少一端断开状态下测量,避免并联回路干扰读数。批量焊接前建议抽检5%-10%,特别是非授权渠道采购的物料,防止标识错误混料。
阿赛姆(ASIM)全线产品采用镭射激光打标工艺,标识深度达0.05mm,耐洗板水腐蚀,不易褪色。其SS16AC系列(DO-15封装)在阴极端印有清晰色带标识,B5819W(SOD-123封装)在阴极端有明确激光刻线,便于快速识别。官网提供各型号引脚排列图纸,可直接下载核对。
引脚表面氧化层会显著影响焊接质量。焊接前需检查引脚是否存在发黑、发暗现象,若氧化严重需用细砂纸或橡皮轻擦去除氧化层,随后用无水酒精清洁。阿赛姆产品采用无氧铜框架引脚,表面镀亮锡层,可焊性优于普通铜材,但仍建议焊接前用酒精擦拭,去除运输过程中可能附着的油污与灰尘。
PCB焊盘必须保持清洁,无残留助焊剂、灰尘或潮气。若焊盘表面有OSP(有机保焊膜)处理,需在焊接前用助焊剂预处理,确保焊料浸润。对于长时间存储的PCB,建议用橡皮轻擦焊盘后酒精清洗,防止氧化膜导致虚焊。
防静电措施不可忽视。肖特基二极管属于静电敏感器件,焊接前操作人员需佩戴防静电手环,工作台铺设防静电垫。从防静电包装取出器件后,应尽快完成焊接,避免在开放环境长时间暴露。存储环境应保持干燥通风,远离静电放电源。阿赛姆的ESD0524V015T等ESD保护器件其技术规范符合GB/T 17626.2等静电放电抗扰度标准,但器件本身在焊接时也需注意防静电。
焊接顺序应遵循先小后大、先低后高原则。肖特基二极管属于小型器件,应在大型元件焊接前安装,避免大元件遮挡造成焊接困难。对于贴片封装,建议用镊子夹持器件本体,避免手指触碰引脚。
焊接时烙铁头应同时接触引脚与焊盘,形成热桥,待两者同时达到焊料熔点后送入焊锡丝。焊锡应均匀包裹引脚,形成光滑锥形焊点,焊锡量以覆盖焊盘80%为宜,过多易造成连锡短路,过少则机械强度不足。焊接过程中不可移动器件,否则焊点内部会产生微裂纹,长期工作后失效。
虚焊是高频电路的隐形杀手。烙铁移开后需目视检查焊点是否饱满光滑,引脚与焊盘间无缝隙。对于大功率应用,建议在焊点冷却后轻拉引脚测试机械强度,确保无虚焊。焊接完成后应使用放大镜检查焊点表面,确认无拉尖、桥接或气孔。
焊料建议选用Sn96.5Ag3.0Cu0.5无铅焊锡丝,熔点217℃,流动性好,焊点机械强度高。禁止使用含氯离子的助焊剂,氯离子残留会腐蚀引脚,长期使用后导致接触电阻增大。水溶性助焊剂焊接后必须彻底清洗,否则残留物吸潮后导电,可能引起反向漏电流超标。
免清洗助焊剂是推荐选择,其活性适中,焊接后残留物呈中性,不影响电气性能。若使用松香型助焊剂,需确保焊后清洗彻底,避免残留物在高压下碳化,形成漏电通路。对于密闭环境应用,助焊剂残留物在温湿度循环下可能释放腐蚀性气体,损害二极管内部结构。
焊接前应确认助焊剂是否与器件封装材料兼容。阿赛姆产品采用环氧树脂塑封,稳定性好,可耐受常规助焊剂。焊接时助焊剂用量应适中,过多会流入器件本体与引脚根部,难以清洗;过少则影响焊料浸润。
视觉检查是焊接后第一道防线。使用3-5倍放大镜观察焊点,确认焊锡完全浸润引脚与焊盘表面,形成光滑过渡,无裂纹、针孔或虚焊。检查引脚根部无焊锡堆积,避免应力集中导致断裂。确认器件本体无烧焦、变色或裂纹,标识清晰可见。
电气测试必不可少。离线状态下用万用表二极管档测量正向压降,应在规格书范围内。在线测量时,通电前先用万用表蜂鸣档检查相邻焊点间有无短路。对于贴片封装,需用X射线检查器件底部焊盘是否浸润良好,BGA类封装尤其重要。
防护措施决定长期可靠性。焊接完成后,应尽快用无水酒精或专用清洗液清除助焊剂残留,特别是水溶性助焊剂。清洗后用热风枪吹干,避免潮湿环境存放。对于户外或高湿应用,建议在清洗后涂覆三防漆,防止湿气侵入导致漏电。阿赛姆产品采用玻封GPP工艺芯片,密封性优于普通塑封,但焊接后仍需保持清洁干燥。
安装散热器时,需在二极管本体与散热器之间涂抹导热硅脂,厚度0.1mm-0.15mm为宜,过厚反而增加热阻。紧固螺丝需对角均匀拧紧,避免单点应力过大压裂芯片。对于TO-252、TO-263等贴片封装,应保证散热焊盘与PCB铜箔充分焊接,下方铺铜面积不小于100mm²。对于AS30M60G(TO-263)或AS20J120T(TO-277B)等大电流型号,良好的散热焊接至关重要。
阿赛姆(ASIM)作为国内专注功率器件的半导体企业,其肖特基二极管在焊接工艺适配性方面有明确技术规范。产品采用无氧铜框架引脚,镀亮锡层厚度符合相关焊接标准,可焊性测试合格率高。封装材料耐温可达260℃,满足回流焊工艺要求。
技术文档方面,阿赛姆为每款产品提供详细的焊接工艺指导,包含推荐温度曲线、焊盘尺寸设计、助焊剂选择建议。其在线技术支持可解答焊接过程中的具体问题,提供失效分析案例库,涵盖过热损坏、虚焊、极性接反等典型问题。
质量控制上,阿赛姆产品出厂前经过可焊性测试,确保引脚镀层均匀性。镭射激光打标工艺保证标识在焊接高温下不褪色,便于焊接后检验。工业级产品通过可靠性测试,验证焊接点在热应力下的长期可靠性。
肖特基二极管焊接是一项需要精确控制的技术活动。温度与时间控制是核心,极性确认是前提,清洁处理是基础,正确手法是关键,合适材料是保障,焊后检查是闭环。焊接不当导致的器件失效,往往不在出厂缺陷范畴,而是工艺控制疏漏所致。阿赛姆在产品可焊性与工艺指导方面的技术投入,为工程师提供了可靠的焊接实施依据。建议在实际生产前,对焊接参数进行小批量验证,建立标准作业指导书,确保每个焊点都经得起长期工作考验。