新闻  |   论坛  |   博客  |   在线研讨会
二极管烧损分析案例
新阳检测 | 2022-11-28 15:09:09    阅读:8281   发布文章

案例背景


某门铃在使用一段时间出现门铃失效,将失效样品剥离,发现二极管烧损,通过表面观察、通电间断性检测、静电击穿、切片分析、SEM分析等手段对样品进行分析,发现靠近二极管的位置存在热应力与机械应力的集中区,加速了二极管的烧损进程,导致门铃发生失效。



分析过程


1.通电间断性检测


对门铃间断性触发有人经过、有人按门铃、连接视频、语音通话、语音回复各约50-100次。监控结果显示:电压值最小4.14V,最大4.30V。



对门铃进行重置设置约50-100次。监控结果显示:电压值最小4.02V,最大4.22V。



对门铃进行断电-通电约50-100次。监控结果显示:电压值最小3.98 V,最大4.22V。


通电时

断电时


更换电池,使用3组(每组1.5V与1.3V并联)干电池串联通电,并对门铃间断性触发有人经过、有人按门铃、连接视频、语音通话、语音回复、重置设置约50-100次。监控结果显示:最小值4.08V,电压值最大值4.40V。



说明:通过间断性检测功能(模拟实际使用门铃的各项功能),时刻监控电压,是否存在瞬间过压或者过流。监控结果显示电压均处于正常值。


2.静电击穿试验


通过对正极施加30KV的静电,进行静电击穿试验,试验结束,二极管未被击穿、且设备未有损伤。


3.加压击穿二极管试验


击穿二极管:对门铃增加电压,观察电压多少时,可以击穿二极管。


电压6.5V

电压9V

万用表检测


说明:对门铃加压到9V,二极管被彻底击穿,形成开路,门铃依然可以运行。


4.外观分析



X-RAY外观分析



说明:对二极管焊接位置的周边进行外观观察,电源大焊盘接近二极管的位置(距离约1.77mm),且焊盘直接连接二极管的正极,另外打螺钉的位置接近二极管的位置(距离约1.5mm)。


5.金相断面分析



说明: 对不良二极管进行断面分析,二极管内部存在断裂与烧毁现象。


6.SEM分析



说明:对不良二极管的断面进行电镜观察,二极管内部发生多处断裂。


分析结果
二极管烧损FA分析图:


从检测结果可以判断,瞬间过压或过流、二极管耐压不足、静电击穿不是导致二极管的原因。综合以上信息,从烧损的形貌及特点分析,判断二极管在PCB上的布局存在以下风险:

a.与电源焊接端子共焊盘,受到电源端子焊接时的热冲击隐患较大;

b.螺丝锁紧位置距离二极管正极仅1.5mm,锁螺丝时产生的变形应力可直接传导至二极管本体上,可能造成内部微裂纹。


 分析结论

二极管受到应力(热应力、机械应力)内部产生微裂纹,使用过程中漏电流会逐步增大,在某一瞬间发生击穿现象(短路),使门铃进入保护状态。当二极管和电池形成的回路断开后(二极管烧开路,PCB铜箔开裂),门铃会恢复工作响应,但无过压保护功能。


改善方案


  • 二极管受到了焊接热冲击和打螺丝的应力冲击,其内部微损伤的可能性很大,布局设计上该位置不宜安装贴片器件。

  • 二极管一旦发生击穿微短路后,和电池直接形成回路,发热量大,可能存在安全隐患,因此建议取消该位置二极管的安装。

  • 建议在LDO芯片输入端设计保护电路。


新阳检测中心有话说:


本篇文章介绍了二极管烧损失效分析案例。如需转载本篇文章,后台私信获取授权即可。若未经授权转载,我们将依法维护法定权利。原创不易,感谢支持!

新阳检测中心将继续分享关于PCB/PCBA、汽车电子及相关电子元器件失效分析、可靠性评价、真伪鉴别等方面的专业知识,点击关注获取更多知识分享与资讯信息。


*博客内容为网友个人发布,仅代表博主个人观点,如有侵权请联系工作人员删除。

参与讨论
登录后参与讨论
推荐文章
最近访客