快恢復(fù)二極管應(yīng)用電路工作過(guò)程及失效分析

  1. 快恢復(fù)二極管應(yīng)用電路工作過(guò)程
  主版失效表現(xiàn)為IPM炸裂失效、經(jīng)過(guò)對(duì)失效主板進(jìn)行檢測(cè)分析及大量信息收集，確定二極管、IPM等失效集中在DCT測(cè)試工序上電瞬間，壓縮機(jī)未啟動(dòng)即出現(xiàn)失效，接下來(lái)簡(jiǎn)單分析逆變電路上電腦同工作過(guò)程。電路工作簡(jiǎn)圖如圖1所示。

 
  二極管失效集中IPM自學(xué)電路，對(duì)IPM自舉電路工作原理及過(guò)程進(jìn)行分析，電壓自舉抬升就是利用電路自身產(chǎn)生比輸入電壓更高的電壓，實(shí)質(zhì)是利用電容兩端電壓不能瞬間突變通過(guò)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)節(jié)控制來(lái)改變電路某點(diǎn)的瞬時(shí)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(guò)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(dòng)工作，驅(qū)動(dòng)電路VCC就需要正常供電，初始化時(shí)沒(méi)有電壓，在IPM工作前，需要對(duì)自舉電容進(jìn)行充電，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)足夠脈沖數(shù)量，精確控制IGBT開(kāi)通，將電容兩端電壓抬升至目標(biāo)電壓，具體工作過(guò)程為：在上電瞬間需要對(duì)自舉電容進(jìn)行充電，下橋臂的IGBT開(kāi)通將對(duì)應(yīng)相輸出電壓拉低到地，電源通過(guò)自舉電阻、自舉二極管對(duì)電容進(jìn)行充電。
  當(dāng)上橋IGBT開(kāi)通時(shí)，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(shí)給IGBT驅(qū)動(dòng)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(qiáng)電導(dǎo)入弱電擊穿電路器件，以上是半個(gè)循環(huán)，后續(xù)周而復(fù)始進(jìn)行。
  電路分沂結(jié)果表明，通過(guò)對(duì)IPM自舉電路初始上電工作瞬間工作原理及工乍過(guò)程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在電路開(kāi)始工作之前系統(tǒng)初始化階段，下橋IGBT開(kāi)啟自舉電容充電過(guò)程二吸管承受電壓最小，二極管不會(huì)存在過(guò)壓失效可能，上橋IGBT開(kāi)啟過(guò)程二極管此時(shí)起到強(qiáng)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(dǎo)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(dǎo)致內(nèi)部IGBT開(kāi)通異常急劇發(fā)熱炸裂，所以經(jīng)過(guò)對(duì)失效主板分析及器件應(yīng)用電路分析判斷，二極管異常導(dǎo)致炸板，經(jīng)過(guò)實(shí)際模擬驗(yàn)證二極管耐壓偏低確實(shí)可以導(dǎo)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(jīng)過(guò)對(duì)失效二極管進(jìn)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(kāi)封解析
  二極管失效經(jīng)過(guò)分析一直是機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致失效，生產(chǎn)過(guò)程問(wèn)題，后采取大比例對(duì)異常批次二極管進(jìn)行全檢，來(lái)料全險(xiǎn)發(fā)現(xiàn)多單二極管反向漏電流嚴(yán)重超標(biāo)，實(shí)測(cè)值在1000MA以上，二極管全檢異常品未進(jìn)行強(qiáng)電測(cè)試，對(duì)全檢漏電流超標(biāo)二極管進(jìn)行開(kāi)封解析同樣存在晶元裂紋，將二極管寄給安森美分析確認(rèn)晶圓同樣有裂紋、開(kāi)封解析及電鏡掃描圖如圖3所示。  
  5. 二極管晶圓裂紋產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力影響分析
  排查二極管自插環(huán)節(jié)設(shè)備發(fā)現(xiàn)，二極管插裝后引腳存在嚴(yán)重的應(yīng)力，兩邊引腳嚴(yán)重變形。有內(nèi)應(yīng)力損傷問(wèn)題，一般設(shè)計(jì)要求建議打點(diǎn)位置中心點(diǎn)到元件本體側(cè)面的距離在1.5～2倍的D(本體直徑)，實(shí)際主板引腳跨距是1:1的尺寸。一般二極管引線跨距設(shè)計(jì)要求，引線直徑在0.7-0.8，彎腳點(diǎn)離本體距離最小要在3.5左右，下線機(jī)型集中在使用了PCB 37002488的機(jī)型上面，失效位置集中在IPM(D18-D20)當(dāng)中，而在開(kāi)關(guān)電源電路D701當(dāng)中該二極管失效較少；根據(jù)對(duì)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(dá)不到此要求，若是彎角時(shí)輕微受力再經(jīng)過(guò)波峰焊的作用更容易出問(wèn)題了；分析判定、部分PCB 35030124二極管插裝間距設(shè)計(jì)不符合廠家推薦的插裝間距要求，也不符合我司標(biāo)準(zhǔn)封裝庫(kù)35030124 13.5mm要求。
  二極管插裝前剪腳沒(méi)有固定引腳進(jìn)行成型，導(dǎo)致二極管插裝后左右引腳成型不良，實(shí)際設(shè)備無(wú)法保證，存在應(yīng)力隱患。
  二極管應(yīng)用PCB板設(shè)計(jì)引腳之間插裝跨距設(shè)計(jì)不合格要求，跨距偏小，導(dǎo)致自插受力隱患大。



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