快恢復二極管應用電路工作過程及失效分析

  1. 快恢復二極管應用電路工作過程
  主版失效表現(xiàn)為IPM炸裂失效、經過對失效主板進行檢測分析及大量信息收集，確定二極管、IPM等失效集中在DCT測試工序上電瞬間，壓縮機未啟動即出現(xiàn)失效，接下來簡單分析逆變電路上電腦同工作過程。電路工作簡圖如圖1所示。

 
  二極管失效集中IPM自學電路，對IPM自舉電路工作原理及過程進行分析，電壓自舉抬升就是利用電路自身產生比輸入電壓更高的電壓，實質是利用電容兩端電壓不能瞬間突變通過對電路進行調節(jié)控制來改變電路某點的瞬時電位，自舉電路一般由四部分組成，即電源供電部分、自舉電阻、自舉二極管和自舉電容。
 
  2. 工作過程
  系統(tǒng)初始在上電瞬間自舉電容兩端電壓為零，如果IPM需要正常啟動工作，驅動電路VCC就需要正常供電，初始化時沒有電壓，在IPM工作前，需要對自舉電容進行充電，通過控制驅動信號足夠脈沖數(shù)量，精確控制IGBT開通，將電容兩端電壓抬升至目標電壓，具體工作過程為：在上電瞬間需要對自舉電容進行充電，下橋臂的IGBT開通將對應相輸出電壓拉低到地，電源通過自舉電阻、自舉二極管對電容進行充電。
  當上橋IGBT開通時，輸出電壓再次升至母線電壓水下。電容兩端電壓因不能突變，兩端電壓仍保持在供電電壓水平，同時給IGBT驅動提供電壓。自舉二極管反向截止，將弱電電源部分與母線電壓有效隔離，避免強電導入弱電擊穿電路器件，以上是半個循環(huán)，后續(xù)周而復始進行。
  電路分沂結果表明，通過對IPM自舉電路初始上電工作瞬間工作原理及工乍過程進行分析發(fā)現(xiàn)，在電路開始工作之前系統(tǒng)初始化階段，下橋IGBT開啟自舉電容充電過程二吸管承受電壓最小，二極管不會存在過壓失效可能，上橋IGBT開啟過程二極管此時起到強弱電的有效隔離，兩端承受電壓最大，除IP同外為此電路承受電壓沖擊頻率最大器件，如果器件因各種因素導致反向耐壓偏低極易出現(xiàn)器件反向耐壓不足擊穿失效。導致內部IGBT開通異常急劇發(fā)熱炸裂，所以經過對失效主板分析及器件應用電路分析判斷，二極管異常導致炸板，經過實際模擬驗證二極管耐壓偏低確實可以導致模塊炸失效，與下線故障現(xiàn)象一致。
 
  3. 二極管X光透射、電鏡掃描分析
  經過對失效二極管進行X光透射分沂，二極管晶元與杜美絲之間焊接部分有焊料融化外延跡象，先燒裂后破損。是融化硅向外延升。使用電鏡掃描可以看到有釬料融化跡象，二極管X光透射與電鏡掃描分析圖片如圖2所示。  
  4. 開封解析
  二極管失效經過分析一直是機械應力導致失效，生產過程問題，后采取大比例對異常批次二極管進行全檢，來料全險發(fā)現(xiàn)多單二極管反向漏電流嚴重超標，實測值在1000MA以上，二極管全檢異常品未進行強電測試，對全檢漏電流超標二極管進行開封解析同樣存在晶元裂紋，將二極管寄給安森美分析確認晶圓同樣有裂紋、開封解析及電鏡掃描圖如圖3所示。  
  5. 二極管晶圓裂紋產生機械應力影響分析
  排查二極管自插環(huán)節(jié)設備發(fā)現(xiàn)，二極管插裝后引腳存在嚴重的應力，兩邊引腳嚴重變形。有內應力損傷問題，一般設計要求建議打點位置中心點到元件本體側面的距離在1.5～2倍的D(本體直徑)，實際主板引腳跨距是1:1的尺寸。一般二極管引線跨距設計要求，引線直徑在0.7-0.8，彎腳點離本體距離最小要在3.5左右，下線機型集中在使用了PCB 37002488的機型上面，失效位置集中在IPM(D18-D20)當中，而在開關電源電路D701當中該二極管失效較少；根據對PCB板圖紙的排查，同一款PCB：IPM(D18-D20)間距為10.16mm，向電源電路D701卻為13.6mm。
  按照IPM(D18-D20)間距為10.16mm，達不到此要求，若是彎角時輕微受力再經過波峰焊的作用更容易出問題了；分析判定、部分PCB 35030124二極管插裝間距設計不符合廠家推薦的插裝間距要求，也不符合我司標準封裝庫35030124 13.5mm要求。
  二極管插裝前剪腳沒有固定引腳進行成型，導致二極管插裝后左右引腳成型不良，實際設備無法保證，存在應力隱患。
  二極管應用PCB板設計引腳之間插裝跨距設計不合格要求，跨距偏小，導致自插受力隱患大。



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