本實用新型涉及一種電嘴用半導(dǎo)體塊放電電壓試驗夾具結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體電嘴是航空發(fā)動機點火系統(tǒng)的點火元件，借助電壓接通發(fā)火端的半導(dǎo)體元件，促使表面空氣熱游離形成電火花，從而點燃飛機發(fā)動機燃燒室內(nèi)的可燃混合氣體。隨著航空工業(yè)的飛速發(fā)展，對飛機性能的要求越來越高，并且點火系統(tǒng)的工作環(huán)境也越來越苛刻。為了保證飛機點火的可靠性，對半導(dǎo)體電嘴的要求也越來越高，對放電電壓低、火花能量大、工作可靠性高、使用壽命長的半導(dǎo)體電嘴的需求越來越迫切。

現(xiàn)有技術(shù)采用半導(dǎo)體塊氣壓下放電的試驗夾具如附圖1所示，側(cè)電極呈直筒形，裝配后半導(dǎo)體塊放電端完全暴露在中心電極和側(cè)電極之間，特別是半導(dǎo)體塊放電端外邊緣棱角，要保持直角狀態(tài)，避免增大兩電極之間的放電間隙(中心電極與側(cè)電極之間沿半導(dǎo)體塊表面的最小距離)，理論上側(cè)電極與半導(dǎo)體塊圓柱面之間為緊配合，但實際上側(cè)電極與半導(dǎo)體塊外壁的接觸達不到緊配合的程度，即微觀上側(cè)電極與半導(dǎo)體塊之間存在細小的間隙，而中心電極帽蓋覆蓋半導(dǎo)體塊內(nèi)孔，電嘴半導(dǎo)體塊工作面為半導(dǎo)體塊端面與圓柱面相結(jié)合的放電結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)試驗夾具在測試常壓下放電電壓時正常，但氣壓下放電電壓很高。半導(dǎo)體塊材料脆性較大，放電電壓高時，半導(dǎo)體塊放電端最薄弱的外邊緣棱角部位會產(chǎn)生崩角，導(dǎo)致放電間隙增大，放電電壓進一步升高，反過來就會加速半導(dǎo)體塊崩角，嚴(yán)重時出現(xiàn)半導(dǎo)體電嘴不工作的現(xiàn)象，飛機點火的可靠性降低。

本實用新型主要是通過改進側(cè)電極和中心電極的結(jié)構(gòu)來降低半導(dǎo)體塊的放電電壓、避免半導(dǎo)體塊崩角；另外，提高中心電極、側(cè)電極與半導(dǎo)體塊接觸面的光潔度，減少了電極腐蝕，提高了電極的使用壽命，從而提高了試驗夾具的使用壽命；除此之外，側(cè)電極L型臺階，起到了定位半導(dǎo)體塊的作用，因此可以取消墊片的使用，簡化裝配工序，提高裝配效率。按改進結(jié)構(gòu)的側(cè)電極和中心電極裝配，半導(dǎo)體塊只有放電端端面中間部分暴漏在中心電極和側(cè)電極之間，半導(dǎo)體塊放電端最易崩角的外邊緣棱角部位被側(cè)電極L型臺階遮蓋，使半導(dǎo)體塊放電時的工作面變?yōu)閱渭兊钠矫娼Y(jié)構(gòu)，這樣就避免了半導(dǎo)體塊外邊緣棱角發(fā)生崩角的現(xiàn)象。為了保證放電間隙大小不變，在側(cè)電極內(nèi)孔減小后，中心電極帽蓋外圓直徑也同步縮小，使電嘴火花能量保持一致。單純的平面放電結(jié)構(gòu)，在放電間隙不變的情況下，降低了半導(dǎo)體塊的放電電壓，也能減小放電時電火花對半導(dǎo)體塊的沖擊和電腐蝕作用，在避免半導(dǎo)體塊崩角的同時，也能延長半導(dǎo)體塊的使用壽命，這對半導(dǎo)體電嘴的使用起到至關(guān)重要的作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明的目的

本實用新型的目的是改進半導(dǎo)體試驗夾具的結(jié)構(gòu)，保證裝配后能有效保護半導(dǎo)體放電端外邊緣棱角，有效減少半導(dǎo)體工作時電蝕造成崩角的問題；提高中心電極、側(cè)電極與半導(dǎo)體塊接觸面的光潔度，以減少電極腐蝕，提高試驗夾具的壽命；側(cè)電極L型臺階的定位作用，簡化了裝配過程，提高了裝配效率；另外，降低了半導(dǎo)體塊的放電電壓，提高了半導(dǎo)體塊合格率，從而提高了生產(chǎn)效率，便于按時提交產(chǎn)品。

現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題：半導(dǎo)體塊試驗夾具中側(cè)電極呈直筒形，側(cè)電極與半導(dǎo)體塊外壁的接觸達不到緊配合的程度，即微觀上側(cè)電極與半導(dǎo)體塊之間存在細小的間隙，而中心電極帽蓋覆蓋半導(dǎo)體塊內(nèi)孔，以這樣結(jié)構(gòu)的試驗夾具裝配后半導(dǎo)體塊的放電端特別是外邊緣棱角完全暴露在中心電極和側(cè)電極之間，高壓作用于半導(dǎo)體塊放電端導(dǎo)致半導(dǎo)體塊放電端外邊緣崩角，半導(dǎo)體壽命縮短，電嘴可靠性降低。

本實用新型技術(shù)采用改進試驗夾具的側(cè)電極和中心電極，以保護半導(dǎo)體塊放電端外邊緣棱角的技術(shù)。改進后半導(dǎo)體塊受側(cè)電極L型臺階的保護而不再有崩角現(xiàn)象的發(fā)生，中心電極采用一次性加工完成并做清根處理代替了改進前由帽蓋和芯桿焊接而成，保證了中心電極、側(cè)電極、半導(dǎo)體塊三者之間配合緊密，半導(dǎo)體塊的放電電壓降低，放電效率提高，延長了半導(dǎo)體塊的使用壽命，并且減少了裝配中調(diào)節(jié)墊片的使用，提高裝配效率，廠內(nèi)試驗結(jié)果顯示各項考核合格。該結(jié)構(gòu)的改進為后續(xù)半導(dǎo)體電嘴放電端的設(shè)計提供參考依據(jù)。

技術(shù)方案

為解決半導(dǎo)體塊放電端在氣壓下放電過程中崩角的問題，首先對試驗夾具的結(jié)構(gòu)進行改進，以保護半導(dǎo)體塊放電端外邊緣的棱角；其次，提高中心電極、側(cè)電極與半導(dǎo)體塊接觸面的光潔度，以減少電極腐蝕，提高試驗夾具的壽命；最后，側(cè)電極L型臺階的定位作用，取消了裝配調(diào)節(jié)墊片的使用，優(yōu)化裝配流程，提高裝配效率。

本實用新型的技術(shù)方案為：

所述一種防止電嘴半導(dǎo)體塊崩角的試驗夾具，包括殼體、定位套、中心電極、側(cè)電極和半導(dǎo)體塊；其特征在于：

側(cè)電極外端具有向內(nèi)的L型臺階；在側(cè)電極與半導(dǎo)體塊裝配后，L型臺階與半導(dǎo)體塊外邊緣棱角貼合并包覆；側(cè)電極與半導(dǎo)體塊接觸面的光潔度為Ra0.8；

中心電極外端帽蓋與芯桿為一體結(jié)構(gòu)，帽蓋與芯桿的T型根部清根；中心電極與半導(dǎo)體塊裝配后，中心電極外端帽蓋與側(cè)電極L型臺階共同定位半導(dǎo)體塊；中心電極與半導(dǎo)體塊接觸面的光潔度為Ra0.8。

進一步的優(yōu)選方案，所述一種防止電嘴半導(dǎo)體塊崩角的試驗夾具，其特征在于：側(cè)電極L型臺階與中心電極外端帽蓋之間的徑向間隙尺寸滿足放電間隙尺寸要求。

有益效果

本實用新型解決了半導(dǎo)體電嘴在放電過程中半導(dǎo)體塊崩角的問題，采用該技術(shù)，既保證了半導(dǎo)體塊放電后外觀無崩角，又提高了側(cè)電極、中心電極接觸面的光潔度，減少了電極腐蝕，延長了試驗夾具的使用壽命；并且，側(cè)電極L型定位作用，取消了調(diào)節(jié)墊片的使用，簡化裝配過程，提高了裝配效率，滿足大批量生產(chǎn)的要求。本實用新型技術(shù)具有很大的經(jīng)濟效益和使用價值，對今后半導(dǎo)體電嘴的研究及設(shè)計提供技術(shù)性的指導(dǎo)。

使用本實用新型技術(shù)加工的試驗夾具測試半導(dǎo)體塊氣壓下的放電電壓，其放電電壓數(shù)值由原來的1250～1600V降低到1050～1300V，放電電壓降低約20％左右，大大提高了半導(dǎo)體塊的合格率，實現(xiàn)了半導(dǎo)體塊放電電壓低、點火效率高、壽命長、電性能參數(shù)穩(wěn)定的要求。

本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1：改進前半導(dǎo)體塊放電電壓試驗夾具裝配圖；

圖2：側(cè)電極結(jié)構(gòu)改進前后對比圖；圖2a為改進前側(cè)電極的結(jié)構(gòu)圖，圖2b為改進后側(cè)電極的結(jié)構(gòu)圖；

圖3：中心電極結(jié)構(gòu)改進前后對比圖；圖3a為改進前中心電極的結(jié)構(gòu)圖，圖3b為改進后中心電極的結(jié)構(gòu)圖；

圖4：改進后半導(dǎo)體塊放電電壓試驗夾具裝配圖。

圖中：1下殼體組件，2定位套，3墊片，4半導(dǎo)體塊，5中心電極，6側(cè)電極，7上殼體。

具體實施方式

本實用新型的目的是改進半導(dǎo)體試驗夾具的結(jié)構(gòu)，保證裝配后能有效保護半導(dǎo)體放電端外邊緣棱角，有效減少半導(dǎo)體工作時電蝕造成崩角的問題；提高中心電極、側(cè)電極與半導(dǎo)體塊接觸面的光潔度，以減少電極腐蝕，提高試驗夾具的壽命；側(cè)電極L型臺階的定位作用，簡化了裝配過程，提高了裝配效率；另外，降低了半導(dǎo)體塊的放電電壓，提高了半導(dǎo)體塊合格率，從而提高了生產(chǎn)效率，便于按時提交產(chǎn)品。

現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題：半導(dǎo)體塊試驗夾具中側(cè)電極呈直筒形，側(cè)電極與半導(dǎo)體塊外壁的接觸達不到緊配合的程度，即微觀上側(cè)電極與半導(dǎo)體塊之間存在細小的間隙，而中心電極帽蓋覆蓋半導(dǎo)體塊內(nèi)孔，以這樣結(jié)構(gòu)的試驗夾具裝配后半導(dǎo)體塊的放電端特別是外邊緣棱角完全暴露在中心電極和側(cè)電極之間，高壓作用于半導(dǎo)體塊放電端導(dǎo)致半導(dǎo)體塊放電端外邊緣崩角，半導(dǎo)體壽命縮短，電嘴可靠性降低。

本實用新型技術(shù)采用改進側(cè)電極和中心電極的結(jié)構(gòu)以保護半導(dǎo)體塊外邊緣棱角的技術(shù)。改進前側(cè)電極的結(jié)構(gòu)如附圖2a所示，側(cè)電極呈直筒形，改進前中心電極的結(jié)構(gòu)如附圖3a所示，該中心電極采用帽蓋與芯桿焊接而成，裝配后半導(dǎo)體塊放電端完全暴露在中心電極和側(cè)電極之間，在放電過程中，點火裝置產(chǎn)生的電壓作用于中心電極和側(cè)電極之間，在半導(dǎo)體塊放電端形成電火花而放電。這種放電結(jié)構(gòu)是電嘴半導(dǎo)體塊端面與圓柱面相結(jié)合為工作面的放電結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)氣壓下放電電壓高，半導(dǎo)體塊放電端外邊緣棱角容易出現(xiàn)崩角的現(xiàn)象。另外，中心電極焊接處焊瘤的存在，也會導(dǎo)致裝配時中心電極、側(cè)電極間隙增大，半導(dǎo)體塊放電電壓增加，并伴隨著崩角現(xiàn)象的發(fā)生。

改進后側(cè)電極和中心電極結(jié)構(gòu)如附圖2b和附圖3b所示。側(cè)電極采用GW-2鎢合金棒，在直筒型側(cè)電極上端，設(shè)計一個0.2mm的L型臺階。中心電極采用GH3044高溫合金棒一次性加工完成，做清根處理，帽蓋外圓直徑相應(yīng)地縮小0.2mm，保證裝配后電極間放電間隙大小不變。按改進結(jié)構(gòu)的側(cè)電極和中心電極裝配，半導(dǎo)體塊只有端面中間一部分暴漏在中心電極和側(cè)電極之間，半導(dǎo)體塊外邊緣棱角受側(cè)電極L型臺階的保護，放電時不再有崩角現(xiàn)象的發(fā)生。改進后半導(dǎo)體塊的工作面為單純的平面結(jié)構(gòu)，在相同的氣壓和電壓下，該結(jié)構(gòu)能夠降低半導(dǎo)體塊的放電電壓，放電效率提高，壽命延長。

本實用新型技術(shù)采用提高側(cè)電極、中心電極與半導(dǎo)體塊接觸面光潔度以減小電極腐蝕的技術(shù)。改進前，側(cè)電極、中心電極與半導(dǎo)體塊接觸面的光潔度均為Ra3.2，中心電極采用帽蓋與芯桿焊接而成，焊瘤的存在不可避免，一定程度上增加了接觸面的粗糙度，需采用240#砂紙拋光處理，增加了操作工藝上的繁瑣性。改進后，側(cè)電極、中心電極與半導(dǎo)體塊接觸面的光潔度均為Ra0.8，接觸面光潔度的提高，減少了電極的腐蝕，延長了試驗夾具的使用壽命；中心電極高溫合金棒一次性加工完成，做清根處理，避免了采用砂紙打磨焊瘤的操作，提高了生產(chǎn)效率。

本實用新型技術(shù)采用側(cè)電極L型臺階定位半導(dǎo)體塊，從而取消調(diào)節(jié)墊片的技術(shù)。改進前，半導(dǎo)體塊的定位需要側(cè)電極、中心電極以及調(diào)節(jié)墊片的共同作用，在裝配過程中，調(diào)節(jié)墊片的使用增加了裝配工序，降低了裝配效率。改進后，側(cè)電極L型臺階和中心電極的共同作用定位半導(dǎo)體塊，調(diào)節(jié)墊片的取消，使裝配得到簡化，裝配效率得到了提高。

實際在結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用以下步驟進行：

1)按電嘴半導(dǎo)體塊的設(shè)計指標(biāo)和半導(dǎo)體塊的性能指標(biāo)要求，并充分考慮半導(dǎo)體塊脆性大的特點，合理改進半導(dǎo)體塊試驗夾具的結(jié)構(gòu)，利用側(cè)電極前端0.2mmL型臺階保護半導(dǎo)體塊外邊緣棱角，避免了在氣壓下放電過程中崩角問題。

2)正確裝配放電試驗夾具。首先，將定位套【2】以深口端朝上的方式裝配在下殼體組件【1】中，通過半導(dǎo)體部件【4】同軸裝配在定位套內(nèi)，將側(cè)電極【6】、中心電極【5】按順序同軸裝配，將中心電極擰緊配套在下殼體組件底座上的螺紋孔，最后擰緊上殼體【7】，將側(cè)電極與半導(dǎo)體部件壓緊。

3)對改進的試驗夾具結(jié)構(gòu)進行驗證性試驗，包括半導(dǎo)體塊氣壓下放電電壓以及放電后顯微鏡下半導(dǎo)體塊的外觀檢查。

4)最終結(jié)構(gòu)狀態(tài)見附圖4。

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

本實施例以某一產(chǎn)品為實施例，根據(jù)本實用新型技術(shù)改進半導(dǎo)體塊氣壓下放電試驗夾具，具體操作如下：

1.按照附圖1改進后的側(cè)電極結(jié)構(gòu)和附圖2改進后的中心電極結(jié)構(gòu)加工工裝。

2.按照附圖3進行放電試驗夾具裝配。首先，將定位套【2】以深口端朝上的方式裝配在下殼體組件【1】中，通過半導(dǎo)體部件【4】同軸裝配在定位套內(nèi)，將側(cè)電極【6】、中心電極【5】按順序同軸裝配，將中心電極擰緊配套在下殼體組件底座上的螺紋孔，最后擰緊上殼體【7】，將側(cè)電極與半導(dǎo)體部件壓緊。

3.在配套電容0.47μF，1.2MPa氣壓下測定半導(dǎo)體塊的最小放電電壓，記錄測試結(jié)果。技術(shù)要求：1.2MPa氣壓下放電電壓不大于1400V。

4.將放電試驗夾具拆卸：首先打開上殼體，將中心電極沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，輕輕取出側(cè)電極以防在取側(cè)電極的過程中半導(dǎo)體崩角，將半導(dǎo)體塊在顯微鏡下進行外觀檢查，要求半導(dǎo)體塊放電端無裂紋、無崩角。

5.結(jié)構(gòu)改進后的試驗驗證。抽取20件同一批次該產(chǎn)品，本實用新型技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品對比如下表1。

表1現(xiàn)有技術(shù)與本實用新型技術(shù)的產(chǎn)品性能對比表

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。