彎曲時請小心：為什么不應該利用元件腳端彎曲這個捷徑

許多設計中都需要半導體腳端彎曲。本博客討論為實現可靠結果需要避免的錯誤和遵守的建議。

我們在實驗室做過實驗，一個穿孔功率晶體管需要腳端彎曲以插入試驗電路板，而我們使用鉗子來實現彎曲。我們及時重新連接了ESD腕帶，緊盯鉗角，然后進行彎曲。彎曲后的奇怪交錯間距導致無法插入，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“經過校準”的拇指位置來掰彎針腳。這次看起來好一些，但是之后，一個針腳掉了下來，因為金屬不是能實現零彎曲半徑的材料，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果，但是在生產環境中，腳端彎曲需要更好的控制。否則，結果可能是針腳斷裂、電鍍層剝離或器件成形損壞，從而允許水分進入以及在使用中最終出現故障。

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，也許會很好，但是TO式針腳封裝不會立即消失，尤其是在大功率產品中。無論如何，工程師都喜歡使用螺絲刀、刀和100W焊鐵來修改昂貴的承壓部件。為什么要修改？因為它們不能用，也許是因為形狀不合適。這時，人們又會突然聯想到“雞和蛋”的問題。

有些設計師會兩邊下注，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連接（圖１）。這樣做會有將走線從板上撕下來的風險，不過在正常運行時溫度會不斷變化，不同材料隨著溫度變化會有不同程度的膨脹，而這也會造成移動。

【圖１：UnitedSiC推薦的幾種針腳彎曲配置】

針腳彎曲可以消除應力，但是有意將銅針腳設計成可以持續彎曲的想法并不具有吸引力，而且消除多少應力合適？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，因此硬度會有顯著不同。無論如何，銅都是硬金屬，在用于器件針腳時，必須制成銅合金并回火至半硬狀態。其實，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）額定值問題。在實踐中，針腳最終可能會被手動焊接，以應對這些問題，而這有點與我們的初衷相違背。

有幾個原則可以指導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（見圖２），而應當始終夾緊，以便彎曲處不會緊貼元件。

【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，不過彎曲所用工具的表面將不可避免地至少會讓鍍層表面“外露”。必須考慮任何內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表示。彎曲所用的工具和工作場所需要清潔并有合適的ESD保護。

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）銷售寬帶隙半導體器件。它們都有一個有用的應用注釋AN0021：“穿孔針腳彎曲”[2]，它總結了彎曲器件針腳時的易犯錯誤和建議，可幫助您可靠地彎曲成角，而不是弄斷針腳。