孫磊

海軍裝備部，山西太原，030027

半導(dǎo)體橋電極塞絕緣電阻問題及處理

孫磊

海軍裝備部，山西太原，030027

通過對半導(dǎo)體橋電極塞在試制過程中出現(xiàn)的絕緣電阻不合格問題進(jìn)行分析，找出其主要的產(chǎn)生原因，解決了半導(dǎo)體橋絕緣電阻不穩(wěn)定的問題，為以后的產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)提供了一定的參考。

半導(dǎo)體橋； 電極塞； 絕緣電阻

半導(dǎo)體橋（SCB）火工品具有發(fā)火能量低、不發(fā)火能量高和發(fā)火時間短等特點(diǎn)，為滿足新型火工品對安全性、敏感性及作用時間等越來越高的要求，使用半導(dǎo)體橋電極塞作為發(fā)火原件的技術(shù)在火工品中的應(yīng)用越來越廣泛。

絕緣電阻是電火工品的一個重要指標(biāo)要求，對產(chǎn)品的安全性、可靠性起重要影響。一般對半導(dǎo)體橋火工品的絕緣電阻的要求為20MΩ，測試電壓為500V±50V。

1 問題現(xiàn)象

目前，應(yīng)用最多的半導(dǎo)體橋電極塞規(guī)格主要有直徑為φ4.6mm、φ6mm和φ8mm三種規(guī)格，應(yīng)用方法為在電極塞底部增加絕緣片，在電極塞腳線焊接導(dǎo)線并在焊點(diǎn)裝絕緣套管，將其裝入金屬殼體內(nèi)并壓裝起爆藥，以滿足對電性能和強(qiáng)度的要求，其結(jié)構(gòu)圖見圖1。

在試制過程中，有多批應(yīng)用半導(dǎo)體橋電極塞的產(chǎn)品曾出現(xiàn)絕緣電阻不合格，難以控制的情況，其主要表現(xiàn)為在裝配過程中，完成電極

圖1 半導(dǎo)體橋電極塞應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖

塞與金屬殼體的合裝后進(jìn)行絕緣電阻測試，有約30%～50%的樣品絕緣電阻在規(guī)定指標(biāo)20MΩ以下，一般的解決辦法是通過多次裝配，調(diào)整電極塞腳線位置、換裝絕緣套管、在電極塞腳線位置灌裝密封膠的方式來解決，但在處理后，仍有5%～10%的廢品率。

2 問題分析

在對絕緣電阻的修復(fù)過程中，發(fā)現(xiàn)很多絕緣電阻不合格的產(chǎn)品存在腳線絕緣套管破裂的情況，修復(fù)后有部分絕緣電阻可滿足指標(biāo)要求。在測試過程中可觀察到，絕緣電阻小于20MΩ的樣品電極塞腳線根部對金屬殼體存在明顯放電現(xiàn)象。

φ4.6電極塞的腳線間距為2.7mm，腳線粗為0.6mm，一般金屬殼體設(shè)置支撐面內(nèi)徑為φ4mm，焊接后在腳線表面會形成厚度約為0.1mm～0.3mm的焊錫層，包覆焊點(diǎn)使用的絕緣套管厚度為0.2mm，故而導(dǎo)致部分樣品在裝配過程中出現(xiàn)絕緣層破損的情況，而焊點(diǎn)與金屬殼體的距離為0.05～0.25mm，導(dǎo)致部分樣品的絕緣電阻不合格。

半導(dǎo)體橋電極塞設(shè)有靜電泄放通道，其與管殼之間的距離為0.4mm，空氣的擊穿電壓為3000V/mm,故其擊穿電壓為1200V。 腳電極塞腳線在焊接后與金屬殼體間的距離為0.05mm～0.25mm，則其擊穿電壓為150V～750V，小于靜電泄放通道處擊穿電壓，根據(jù)使用500V電壓進(jìn)行測量時可看到在腳線根部與金屬殼體支撐面內(nèi)緣存在放電現(xiàn)象，可判斷在腳線根部存在縫隙，并被擊穿，從而導(dǎo)致絕緣電阻不合格。

因此，導(dǎo)致絕緣電阻不合格的主要原因有以下兩點(diǎn)：

一、焊點(diǎn)絕緣套管破裂，焊點(diǎn)與金屬殼體距離過近；

二、腳線根部絕緣套管與絕緣片之間存在縫隙，腳線根部與金屬殼體距離過近。

3 問題處理

根據(jù)對導(dǎo)致絕緣電阻不合格原因的分析，可見，其主要原因為焊點(diǎn)和腳線根部距離金屬殼體過近。所以，通過以下方式來解決絕緣電阻不合格的問題：

調(diào)整腳線與導(dǎo)線焊接方式，將導(dǎo)線焊接至腳線內(nèi)側(cè)，見圖2-a。其中，因φ4.6mm電極塞兩腳線間距離較近，焊接后易出現(xiàn)短路現(xiàn)象，故采用腳線與導(dǎo)線交叉焊接的方式，見圖2-b。通過對焊接方式的調(diào)整，可使焊點(diǎn)與金屬殼體間的距離有了一定的增加。

在金屬殼體的支撐面內(nèi)緣部分增加倒角或圓角，可增加金屬

圖2 導(dǎo)線焊接方式示意圖

殼體與腳線根部的距離，同時也可防止金屬放電，增加絕緣電阻的合格率。

調(diào)整金屬殼體的穿線孔，將圓孔改為長孔。在裝配使兩腳線的連線與穿線孔較長的中心線平行，見圖3。為保證絕緣電阻的合格率，腳線與金屬殼體間的距離應(yīng)不小于擊穿距離，同時，為了避免尖端放電并留有一定裕度，選用裕度系數(shù)為3，故孔的長度應(yīng)為：腳線間距+2×腳線半徑+2×焊錫層厚度+3×0.1×（500÷300），寬度應(yīng)為：腳線直徑+2×焊錫層厚度+3×0.1×（500÷300）。

圖3 穿線孔示意圖

選用以上一種或多種方式相結(jié)合，可提高絕緣電阻的合格率。以采用半導(dǎo)體橋電極塞的某產(chǎn)品為例，對其生產(chǎn)工藝進(jìn)行了第一種和第三種方式的優(yōu)化控制和改進(jìn)，使用φ6mm半導(dǎo)體橋電極塞，穿線孔長為5mm，寬為3mm，裝配后測量其絕緣電阻的不合格率降至3%以下，且一次完成裝配。

4 結(jié)語

通過對半導(dǎo)體橋電極塞絕緣電阻不合格的原因進(jìn)行分析后，采用有效可行的工藝控制，可較大的提高使用半導(dǎo)體橋電極塞產(chǎn)品的絕緣電阻，降低其絕緣電阻不合格率，提升產(chǎn)品合格率，為其他類似產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)和生產(chǎn)提供一定的參考價值。

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李磊/1978年生/男/遼寧丹東人/本科/工程師/研究方向為各類火工品的檢驗測試