半導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

半導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

通過對半導體橋電極塞在試制過程中出現的絕緣電阻不合格問題進行分析，找出其主要的產生原因，解決了半導體橋絕緣電阻不穩定的問題，為以后的產品研發及生產提供了一定的參考。

半導體橋； 電極塞； 絕緣電阻

半導體橋（SCB）火工品具有發火能量低、不發火能量高和發火時間短等特點，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，使用半導體橋電極塞作為發火原件的技術在火工品中的應用越來越廣泛。

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

1 問題現象

目前，應用最多的半導體橋電極塞規格主要有直徑為φ4.6mm、φ6mm和φ8mm三種規格，應用方法為在電極塞底部增加絕緣片，在電極塞腳線焊接導線并在焊點裝絕緣套管，將其裝入金屬殼體內并壓裝起爆藥，以滿足對電性能和強度的要求，其結構圖見圖1。

在試制過程中，有多批應用半導體橋電極塞的產品曾出現絕緣電阻不合格，難以控制的情況，其主要表現為在裝配過程中，完成電極

圖1 半導體橋電極塞應用結構圖

塞與金屬殼體的合裝后進行絕緣電阻測試，有約30%～50%的樣品絕緣電阻在規定指標20MΩ以下，一般的解決辦法是通過多次裝配，調整電極塞腳線位置、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過程中，發現很多絕緣電阻不合格的產品存在腳線絕緣套管破裂的情況，修復后有部分絕緣電阻可滿足指標要求。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，一般金屬殼體設置支撐面內徑為φ4mm，焊接后在腳線表面會形成厚度約為0.1mm～0.3mm的焊錫層，包覆焊點使用的絕緣套管厚度為0.2mm，故而導致部分樣品在裝配過程中出現絕緣層破損的情況，而焊點與金屬殼體的距離為0.05～0.25mm，導致部分樣品的絕緣電阻不合格。

半導體橋電極塞設有靜電泄放通道，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，根據使用500V電壓進行測量時可看到在腳線根部與金屬殼體支撐面內緣存在放電現象，可判斷在腳線根部存在縫隙，并被擊穿，從而導致絕緣電阻不合格。

因此，導致絕緣電阻不合格的主要原因有以下兩點：

一、焊點絕緣套管破裂，焊點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

根據對導致絕緣電阻不合格原因的分析，可見，其主要原因為焊點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：

調整腳線與導線焊接方式，將導線焊接至腳線內側，見圖2-a。其中，因φ4.6mm電極塞兩腳線間距離較近，焊接后易出現短路現象，故采用腳線與導線交叉焊接的方式，見圖2-b。通過對焊接方式的調整，可使焊點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緣部分增加倒角或圓角，可增加金屬

圖2 導線焊接方式示意圖

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，選用裕度系數為3，故孔的長度應為：腳線間距+2×腳線半徑+2×焊錫層厚度+3×0.1×（500÷300），寬度應為：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合，可提高絕緣電阻的合格率。以采用半導體橋電極塞的某產品為例，對其生產工藝進行了第一種和第三種方式的優化控制和改進，使用φ6mm半導體橋電極塞，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 結語

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

[1]祝逢春,秦志春,陳西武,等.半導體橋的設計分析[J].爆破器材.2004(02):22-25.

[2]祝逢春,胡瑜,秦志春,等.火箭彈電點火具安全性改進研究[J].彈箭與制導學報.2003(S6):82-84.

[3]祝逢春,徐振相,周彬,等.SCB火工品的研究與發展[J].爆破器材.2003(01):18-23.

[4]祝逢春,徐振相,陳西武,等.半導體橋火工品研究新進展[J].兵工學報.2003(01):106-110.

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