DIPIPM?市場失效分析（1）

DIPIPM是雙列直插型智能功率模塊的簡稱，由三菱電機于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。

4.4

DIPIPM市場失效分析

本節(jié)是本次DIPIPM系列講座的最后一節(jié)。在開始本節(jié)內(nèi)容之前，讓我們簡單回顧一下前面章節(jié)的內(nèi)容，以幫助大家對整個技術(shù)講座的內(nèi)容進行梳理。

總體上，本次講座是按照客戶在應(yīng)用過程中DIPIPM所處不同產(chǎn)品階段來展開的。第一章介紹了DIPIPM的基礎(chǔ)知識；第二章主要介紹了DIPIPM的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能和規(guī)格。第三章側(cè)重于介紹DIPIPM的選型、PCB及電路設(shè)計、生產(chǎn)注意事項等。第四章主要介紹了DIPIPM的故障分析。DIPIPM在不同的應(yīng)用階段，可能會碰到不同的問題，例如在PCB生產(chǎn)階段可能會發(fā)生因為設(shè)計、工藝控制或靜電等因素導(dǎo)致的DIPIPM失效；在市場可能發(fā)生因設(shè)計、電網(wǎng)波動或使用環(huán)境惡劣導(dǎo)致的DIPIPM失效。

相比產(chǎn)線故障，市場發(fā)生的失效更難排查和解決，造成的損失也更大，本節(jié)將主要圍繞如何對市場DIPIPM失效進行分析，側(cè)重于介紹DIPIPM市場失效的分析方法。

4.4.1

DIPIPM市場失效分析流程

在發(fā)生DIPIPM市場失效后，客戶通常會急迫地想知道造成失效的原因和解決方法。作為DIPIPM的生產(chǎn)廠商非常理解客戶的迫切心情，同樣想在最短的時間內(nèi)找到失效原因，并能夠通過改善盡快將DIPIPM的市場失效率降到可以接受的低水平。作為生產(chǎn)廠商通常會從DIPIPM的角度出發(fā)考慮造成失效的原因，這種分析角度可能會忽視整機的應(yīng)用環(huán)境及其可能造成失效的原因；作為客戶通常會從應(yīng)用或整機產(chǎn)品的視角去考慮失效原因，這種分析角度可能會忽視DIPIPM作為功率器件在設(shè)計應(yīng)用中需要重點關(guān)注的問題點。比較全面的分析方法是既考慮整機和PCB的應(yīng)用環(huán)境又考慮DIPIPM作為功率器件本身在設(shè)計應(yīng)用中需要注意的重點。下圖1是一種既考慮了整機使用因素又考慮了DIPIPM本身器件特性的典型失效分析流程。

圖1：DIPIPM典型失效分析流程

在DIPIPM的市場失效分析中，由于可能導(dǎo)致失效的原因分布廣泛，具有很大不確定性，且不同的失效因素可能會導(dǎo)致相同的損壞結(jié)果，這給失效分析增加了難度。市場失效分析的重點在于找到一條故障線索，這條線索是建立在客觀的證據(jù)基礎(chǔ)之上，圍繞這條線索做進一步的分析論證，可以在很大程度上縮短分析時間。反之如果沒有明確線索即進行分析，可能會浪費大量的時間，最終分析結(jié)論也未必正確。圖1流程中的失效解析報告和失效信息數(shù)據(jù)都客觀地反映了失效樣品的損壞情況和失效樣品的應(yīng)用環(huán)境，這對于找到DIPIPM失效的線索至關(guān)重要。下表1給出了一個應(yīng)用于變頻空調(diào)的DIPIPM失效信息統(tǒng)計例。

表1：DIPIPM失效信息統(tǒng)計例

從表1可以判斷出失效發(fā)生的時間、地點、失效空調(diào)運行天數(shù)、故障現(xiàn)象、失效線路板編號等信息。這些信息與失效原因可能存在千絲萬縷的聯(lián)系，詳細的失效信息匯總有利于快速找到可能導(dǎo)致失效的原因，例如某些失效可能與空調(diào)工作模式相關(guān)，一般來說如果夏天失效率高而冬天失效很低的話，則失效原因可能與空調(diào)器運轉(zhuǎn)模式有關(guān)，可以圍繞制冷工況與制熱工況的區(qū)別展開失效原因排查，相關(guān)的測試也相應(yīng)在制冷模式下進行測試。反之如果測試采用制熱模式，則很難發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致失效的原因。

又如，如果DIPIPM失效發(fā)生在整機安裝運行不久則不排除失效與生產(chǎn)相關(guān)，如果失效發(fā)生在整機運行數(shù)年之后，則失效原因基本可以排除生產(chǎn)問題。作為DIPIPM生產(chǎn)商無法獲得整機市場失效信息，需要整機客戶的大力協(xié)助來完成對這些數(shù)據(jù)的收集。在確認DIPIPM失效應(yīng)用環(huán)境的同時，需要把DIPIPM的典型失效樣品進行解析。DIPIPM生產(chǎn)商通常會有專業(yè)的失效分析實驗室。失效樣品解析的目的是對樣品的失效部位、失效形態(tài)進行確認，并對可能的失效原因進行推斷。失效樣品解析結(jié)果通常會以報告的形式給出。下表2是一次失效分析的電特性測試結(jié)果。

表2：DIPIPM失效樣品電特性測試結(jié)果例

根據(jù)表2電特性測試結(jié)果，很容易知道，失效樣品的主要失效部位為HVIC損壞。這就為分析失效原因提供了一條可靠的線索，可以圍繞這條線索展開相關(guān)分析。下圖2是該次失效分析報告的結(jié)論。

圖2：DIPIPM失效分析結(jié)論例

根據(jù)上圖2的分析報告結(jié)論，可以看出導(dǎo)致模塊失效的直接原因是HVIC失效，HVIC失效的最大可能是VB-VS間過壓導(dǎo)致。

正如圖1流程圖所示，在拿到了失效樣品信息及故障分析報告之后，需要進行相關(guān)判斷及相應(yīng)的測試，以確定最終造成DIPIPM市場失效的原因，并做出改善。圖2例中，盡管失效分析解析報告給出了可能的故障原因是HVIC過壓損壞，但只有在整機工作環(huán)境下，測試到了可能導(dǎo)致HVIC損壞的電壓，并確認了該電壓的來源后才能最終確定故障原因。如果實際測試并沒有發(fā)現(xiàn)HVIC過電壓，則需要重新評估導(dǎo)致HVIC損壞的原因并進行相應(yīng)的測試驗證，直到實際測試結(jié)果與推測的結(jié)論能夠相互印證，才可以確定損壞的最終原因。

審核編輯：劉清