DIPIPM失效解析報告解讀及失效樹(shù)分析

講座導語(yǔ)

DIPIPM是雙列直插型智能功率模塊的簡(jiǎn)稱(chēng)，由三菱電機于1997年正式推向市場(chǎng)，迄今已在家電、工業(yè)和汽車(chē)空調等領(lǐng)域獲得廣泛應用。本講座主要介紹DIPIPM的基礎、功能、應用和失效分析技巧，旨在幫助讀者全面了解并正確使用該產(chǎn)品。

4.3DIPIPM失效解析報告解讀及失效樹(shù)分析

人的壽命是有限的，一生中可能遭遇各種意外。

DIPIPM一樣是有壽命的，也可能在工作當中因各種意外而發(fā)生失效。

本章將介紹如何解讀DIPIPM失效解析報告及通過(guò)失效樹(shù)分析來(lái)初步判定造成DIPIPM失效的原因。

4.3.1DIPIPM失效解析報告解讀

4.3.1.1 封面

DIPIPM失效解析報告的封面包含了幾個(gè)比較重要的信息。

報告編號：這是每份報告獨有的，后續的-001表示這是這個(gè)案件的第1次報告?？赡軙?huì )有一些案件會(huì )出2次報告或者3次報告。

客戶(hù)英文全稱(chēng)

標題：會(huì )體現這次報告的型號，原則上一個(gè)報告對應一個(gè)型號。如果一次損壞涉及到了2個(gè)型號的模塊。這兩個(gè)型號會(huì )單獨出報告。

日期：這是報告制作完成的日期，后續還有一些審核/郵件轉發(fā)的時(shí)間。所以一般情況下客戶(hù)會(huì )在這個(gè)日期1-3天后收到報告。

4.3.1.2 失效樣品信息

這部分信息主要是客戶(hù)提供的。包含了樣品型號?數量?批號?失效發(fā)生的地點(diǎn)和基本的損壞描述。

有些時(shí)候同一個(gè)批次的模塊損壞了好幾個(gè)，客戶(hù)可以自行標記#1/#2進(jìn)行區分。等報告回來(lái)以后就可以自行區分報告和壞品了。當然同一個(gè)型號，不同的最終客戶(hù)，我們也可以幫你生成不同的報告。

圖：失效樣品信息

說(shuō)到標記壞品，我們見(jiàn)過(guò)很多形式的。有用膠水粘紙片的，有用透明膠的，五花八門(mén)。這里給大家推薦一種比較好用的方法。用鉛筆可以在模塊的“肚子”上寫(xiě)字，很清楚，不容易掉。

圖：標記DIPIPM

4.3.1.3 外觀(guān)檢查

這里比較大的問(wèn)題其實(shí)是剪腳。由于DIPIPM的管腳比較多，大多數時(shí)候并不能完整地把器件拆下來(lái)。很多客戶(hù)會(huì )選擇把模塊的管腳剪斷。剪腳也不是關(guān)鍵問(wèn)題。關(guān)鍵問(wèn)題是不要把模塊剪成香辣蟹頭那樣，光禿禿的一點(diǎn)腳也不留。就像圖中這樣的壞品，壞品分析工程師需要花上整整一天給這兩個(gè)模塊重新焊上管腳，那是相當費時(shí)間。我們希望客戶(hù)貼著(zhù)PCB去剪管腳，這樣可以盡可能長(cháng)地保留模塊管腳。

圖：失效樣品的外觀(guān)檢查

4.3.1.4 電特性測試結果

電特性測試結果主要是對器件進(jìn)行一個(gè)全面的測試，看看有哪些地方是好的，哪些地方是壞的。同時(shí)絕緣耐壓也需要進(jìn)行一個(gè)確認。

同時(shí)電特性測試也是對后續開(kāi)封解析進(jìn)行一個(gè)指導。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果壞得多，就大鍋亂燉，把整個(gè)模塊都溶了。如果壞得少，就開(kāi)小灶，只溶一小塊。顯然像圖這樣的，就上小灶就可以了。

圖：電特性測試結果

4.3.1.5 開(kāi)封解析結果

我們會(huì )按照樣品序號，功率側/控制側等把壞品照片貼上來(lái)。所有壞的，都貼。損壞部位的照片有助于直觀(guān)地觀(guān)察損壞發(fā)生的具體位置?形態(tài)等特征，根據這些特征可以間接地來(lái)分析可能的損壞原因。

圖：開(kāi)封解析結果

4.3.1.6 結論

結論，可以說(shuō)是最簡(jiǎn)單，又最復雜。

首先，這一部分是三菱電機的壞品解析工程師，根據經(jīng)驗，根據壞品現狀，提出的若干種可能性。對于這些可能性，三菱電機的壞品分析工程師并不能幫你排除幾個(gè)，頂多就是幫你排個(gè)序。

其次，結論中描述的過(guò)熱/過(guò)壓/過(guò)流，可能是在μs/ms時(shí)間尺度上的事情。不要想當然地認為在我的工況中不存在。

最后，同樣是過(guò)熱/過(guò)壓/過(guò)流，在不同場(chǎng)景中發(fā)生的損壞，原因也是不一樣的。具體情況歡迎和三菱電機的FAE溝通討論。

圖：結論

4.3.2失效樹(shù)分析

DIPIPM是一個(gè)集成了控制IC和功率半導體的集成元器件。集成的元器件越多，損壞模式也就越多。

先來(lái)說(shuō)一些簡(jiǎn)單的，比如絕緣損壞。絕緣損壞分2種，安裝過(guò)程中的或者損壞以后發(fā)生的。損壞以后發(fā)生的其實(shí)好理解，整個(gè)DIPIPM都燒出洞來(lái)了，或者模塊封裝都崩掉一塊了。絕緣層自然也就損壞了。安裝過(guò)程中出現損壞主要是安裝細節，比如兩道擰螺絲，力矩的控制，整個(gè)工裝的平整度之類(lèi)的問(wèn)題。出現這些問(wèn)題的時(shí)候，輕則封裝掉一小塊；重則整體開(kāi)裂，絕緣損壞。

然后是控制IC的損壞?？刂艻C的損壞也分輸入側和輸出側兩類(lèi)。輸入側因為都是CMOS電路，所以所有的損壞都被定性為過(guò)壓損壞。區別只在于是生產(chǎn)過(guò)程中靜電釋放導致的損壞還是由于運行過(guò)程中各種噪聲導致的過(guò)壓損壞。一般來(lái)說(shuō)靜電釋放導致的損壞點(diǎn)會(huì )相對較小?？刂艻C的輸出側直接連接IGBT，一般會(huì )因為IGBT的損壞連帶損壞。損壞相對比較嚴重。當然也有由于外部噪聲通過(guò)電路疊加到控制IC的輸出側導致?lián)p壞的。不過(guò)比例就小很多了。

DIPIPM中損壞最多的還是IGBT。損壞的原因定性來(lái)說(shuō)可以分為過(guò)壓和過(guò)流。細分下去可以有十幾種不同的原因，大家可以參考下面的樹(shù)狀圖。實(shí)際客戶(hù)支持過(guò)程中，各種過(guò)流/過(guò)熱肯定還是損壞的大頭。大家應該注意到了我是把過(guò)流/過(guò)熱放在一起說(shuō)的。實(shí)際上大多數情況是分不清楚過(guò)流和過(guò)熱的。經(jīng)常是整個(gè)DIPIPM燒成一團黑，甚至整個(gè)芯片都燒沒(méi)了或者背面銅皮燒穿了。對于這些損壞特別嚴重的DIPIPM，我們能做的就是把所有損壞都列出來(lái)。嚴重的算一次損壞，稍微輕一點(diǎn)的算二次損壞。結合多片DIPIPM的損壞情況猜測一下短路電流的路徑。再結合驅動(dòng)板上的痕跡，損壞的時(shí)間點(diǎn)，猜測一下?lián)p壞的過(guò)程。

圖：IGBT損壞樹(shù)狀圖

DIPIPM損壞模式千奇百怪，如果想不明白，請聯(lián)系三菱電機的應用技術(shù)支持。

關(guān)于三菱電機

三菱電機創(chuàng )立于1921年，是全球知名的綜合性企業(yè)。截止2023年3月31日的財年，集團營(yíng)收50036億日元（約合美元373億）。作為一家技術(shù)主導型企業(yè)，三菱電機擁有多項專(zhuān)利技術(shù)，并憑借強大的技術(shù)實(shí)力和良好的企業(yè)信譽(yù)在全球的電力設備、通信設備、工業(yè)自動(dòng)化、電子元器件、家電等市場(chǎng)占據重要地位。尤其在電子元器件市場(chǎng)，三菱電機從事開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)半導體已有60余年。其半導體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動(dòng)汽車(chē)、模擬/數字通訊以及有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)通訊等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。