DIPIPM失效解析報告解讀及失效樹分析

講座導(dǎo)語

DIPIPM是雙列直插型智能功率模塊的簡稱，由三菱電機(jī)于1997年正式推向市場，迄今已在家電、工業(yè)和汽車空調(diào)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。本講座主要介紹DIPIPM的基礎(chǔ)、功能、應(yīng)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(dāng)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失效樹分析來初步判定造成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比較重要的信息。

報告編號：這是每份報告獨有的，后續(xù)的-001表示這是這個案件的第1次報告?？赡軙幸恍┌讣?次報告或者3次報告。

客戶英文全稱

標(biāo)題：會體現(xiàn)這次報告的型號，原則上一個報告對應(yīng)一個型號。如果一次損壞涉及到了2個型號的模塊。這兩個型號會單獨出報告。

日期：這是報告制作完成的日期，后續(xù)還有一些審核/郵件轉(zhuǎn)發(fā)的時間。所以一般情況下客戶會在這個日期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提供的。包含了樣品型號?數(shù)量?批號?失效發(fā)生的地點和基本的損壞描述。

有些時候同一個批次的模塊損壞了好幾個，客戶可以自行標(biāo)記#1/#2進(jìn)行區(qū)分。等報告回來以后就可以自行區(qū)分報告和壞品了。當(dāng)然同一個型號，不同的最終客戶，我們也可以幫你生成不同的報告。

圖：失效樣品信息

說到標(biāo)記壞品，我們見過很多形式的。有用膠水粘紙片的，有用透明膠的，五花八門。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”上寫字，很清楚，不容易掉。

圖：標(biāo)記DIPIPM

4.3.1.3 外觀檢查

這里比較大的問題其實是剪腳。由于DIPIPM的管腳比較多，大多數(shù)時候并不能完整地把器件拆下來。很多客戶會選擇把模塊的管腳剪斷。剪腳也不是關(guān)鍵問題。關(guān)鍵問題是不要把模塊剪成香辣蟹頭那樣，光禿禿的一點腳也不留。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模塊重新焊上管腳，那是相當(dāng)費(fèi)時間。我們希望客戶貼著PCB去剪管腳，這樣可以盡可能長地保留模塊管腳。

圖：失效樣品的外觀檢查

4.3.1.4 電特性測試結(jié)果

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

同時電特性測試也是對后續(xù)開封解析進(jìn)行一個指導(dǎo)。簡單來說，如果壞得多，就大鍋亂燉，把整個模塊都溶了。如果壞得少，就開小灶，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(jié)果

4.3.1.5 開封解析結(jié)果

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

圖：開封解析結(jié)果

4.3.1.6 結(jié)論

結(jié)論，可以說是最簡單，又最復(fù)雜。

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

其次，結(jié)論中描述的過熱/過壓/過流，可能是在μs/ms時間尺度上的事情。不要想當(dāng)然地認(rèn)為在我的工況中不存在。

最后，同樣是過熱/過壓/過流，在不同場景中發(fā)生的損壞，原因也是不一樣的。具體情況歡迎和三菱電機(jī)的FAE溝通討論。

圖：結(jié)論

4.3.2失效樹分析

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

先來說一些簡單的，比如絕緣損壞。絕緣損壞分2種，安裝過程中的或者損壞以后發(fā)生的。損壞以后發(fā)生的其實好理解，整個DIPIPM都燒出洞來了，或者模塊封裝都崩掉一塊了。絕緣層自然也就損壞了。安裝過程中出現(xiàn)損壞主要是安裝細(xì)節(jié)，比如兩道擰螺絲，力矩的控制，整個工裝的平整度之類的問題。出現(xiàn)這些問題的時候，輕則封裝掉一小塊；重則整體開裂，絕緣損壞。

然后是控制IC的損壞?？刂艻C的損壞也分輸入側(cè)和輸出側(cè)兩類。輸入側(cè)因為都是CMOS電路，所以所有的損壞都被定性為過壓損壞。區(qū)別只在于是生產(chǎn)過程中靜電釋放導(dǎo)致的損壞還是由于運(yùn)行過程中各種噪聲導(dǎo)致的過壓損壞。一般來說靜電釋放導(dǎo)致的損壞點會相對較小?？刂艻C的輸出側(cè)直接連接IGBT，一般會因為IGBT的損壞連帶損壞。損壞相對比較嚴(yán)重。當(dāng)然也有由于外部噪聲通過電路疊加到控制IC的輸出側(cè)導(dǎo)致?lián)p壞的。不過比例就小很多了。

DIPIPM中損壞最多的還是IGBT。損壞的原因定性來說可以分為過壓和過流。細(xì)分下去可以有十幾種不同的原因，大家可以參考下面的樹狀圖。實際客戶支持過程中，各種過流/過熱肯定還是損壞的大頭。大家應(yīng)該注意到了我是把過流/過熱放在一起說的。實際上大多數(shù)情況是分不清楚過流和過熱的。經(jīng)常是整個DIPIPM燒成一團(tuán)黑，甚至整個芯片都燒沒了或者背面銅皮燒穿了。對于這些損壞特別嚴(yán)重的DIPIPM，我們能做的就是把所有損壞都列出來。嚴(yán)重的算一次損壞，稍微輕一點的算二次損壞。結(jié)合多片DIPIPM的損壞情況猜測一下短路電流的路徑。再結(jié)合驅(qū)動板上的痕跡，損壞的時間點，猜測一下?lián)p壞的過程。

圖：IGBT損壞樹狀圖

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

關(guān)于三菱電機(jī)

三菱電機(jī)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(tuán)營收50036億日元（約合美元373億）。作為一家技術(shù)主導(dǎo)型企業(yè)，三菱電機(jī)擁有多項專利技術(shù)，并憑借強(qiáng)大的技術(shù)實力和良好的企業(yè)信譽(yù)在全球的電力設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)自動化、電子元器件、家電等市場占據(jù)重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機(jī)從事開發(fā)和生產(chǎn)半導(dǎo)體已有60余年。其半導(dǎo)體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動汽車、模擬/數(shù)字通訊以及有線/無線通訊等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。