DIPIPM失效解析报告解读及失效树分析

讲座导语

DIPIPM是双列直插型智能功率模块的简称，由三菱电机于1997年正式推向市场，迄今已在家电、工业和汽车空调等领域获得广泛应用。本讲座主要介绍DIPIPM的基础、功能、应用和失效分析技巧，旨在帮助读者全面了解并正确使用该产品。

4.3DIPIPM失效解析报告解读及失效树分析

人的寿命是有限的，一生中可能遭遇各种意外。

DIPIPM一样是有寿命的，也可能在工作当中因各种意外而发生失效。

本章将介绍如何解读DIPIPM失效解析报告及通过失效树分析来初步判定造成DIPIPM失效的原因。

4.3.1DIPIPM失效解析报告解读

4.3.1.1  封面

DIPIPM失效解析报告的封面包含了几个比较重要的信息。

报告编号：这是每份报告独有的，后续的-001表示这是这个案件的第1次报告。可能会有一些案件会出2次报告或者3次报告。

客户英文全称

标题：会体现这次报告的型号，原则上一个报告对应一个型号。如果一次损坏涉及到了2个型号的模块。这两个型号会单独出报告。

日期：这是报告制作完成的日期，后续还有一些审核/邮件转发的时间。所以一般情况下客户会在这个日期1-3天后收到报告。

 

4.3.1.2  失效样品信息

这部分信息主要是客户提供的。包含了样品型号､数量､批号､失效发生的地点和基本的损坏描述。

有些时候同一个批次的模块损坏了好几个，客户可以自行标记#1/#2进行区分。等报告回来以后就可以自行区分报告和坏品了。当然同一个型号，不同的最终客户，我们也可以帮你生成不同的报告。

图：失效样品信息

说到标记坏品，我们见过很多形式的。有用胶水粘纸片的，有用透明胶的，五花八门。这里给大家推荐一种比较好用的方法。用铅笔可以在模块的“肚子”上写字，很清楚，不容易掉。

图：标记DIPIPM

4.3.1.3  外观检查

这里比较大的问题其实是剪脚。由于DIPIPM的管脚比较多，大多数时候并不能完整地把器件拆下来。很多客户会选择把模块的管脚剪断。剪脚也不是关键问题。关键问题是不要把模块剪成香辣蟹头那样，光秃秃的一点脚也不留。就像图中这样的坏品，坏品分析工程师需要花上整整一天给这两个模块重新焊上管脚，那是相当费时间。我们希望客户贴着PCB去剪管脚，这样可以尽可能长地保留模块管脚。

图：失效样品的外观检查

 

4.3.1.4  电特性测试结果

电特性测试结果主要是对器件进行一个全面的测试，看看有哪些地方是好的，哪些地方是坏的。同时绝缘耐压也需要进行一个确认。

同时电特性测试也是对后续开封解析进行一个指导。简单来说，如果坏得多，就大锅乱炖，把整个模块都溶了。如果坏得少，就开小灶，只溶一小块。显然像图这样的，就上小灶就可以了。

图：电特性测试结果

4.3.1.5  开封解析结果

我们会按照样品序号，功率侧/控制侧等把坏品照片贴上来。所有坏的，都贴。损坏部位的照片有助于直观地观察损坏发生的具体位置､形态等特征，根据这些特征可以间接地来分析可能的损坏原因。

图：开封解析结果

4.3.1.6  结论

结论，可以说是最简单，又最复杂。

首先，这一部分是三菱电机的坏品解析工程师，根据经验，根据坏品现状，提出的若干种可能性。对于这些可能性，三菱电机的坏品分析工程师并不能帮你排除几个，顶多就是帮你排个序。

其次，结论中描述的过热/过压/过流，可能是在μs/ms时间尺度上的事情。不要想当然地认为在我的工况中不存在。

最后，同样是过热/过压/过流，在不同场景中发生的损坏，原因也是不一样的。具体情况欢迎和三菱电机的FAE沟通讨论。

图：结论

4.3.2失效树分析

DIPIPM是一个集成了控制IC和功率半导体的集成元器件。集成的元器件越多，损坏模式也就越多。

先来说一些简单的，比如绝缘损坏。绝缘损坏分2种，安装过程中的或者损坏以后发生的。损坏以后发生的其实好理解，整个DIPIPM都烧出洞来了，或者模块封装都崩掉一块了。绝缘层自然也就损坏了。安装过程中出现损坏主要是安装细节，比如两道拧螺丝，力矩的控制，整个工装的平整度之类的问题。出现这些问题的时候，轻则封装掉一小块；重则整体开裂，绝缘损坏。

然后是控制IC的损坏。控制IC的损坏也分输入侧和输出侧两类。输入侧因为都是CMOS电路，所以所有的损坏都被定性为过压损坏。区别只在于是生产过程中静电释放导致的损坏还是由于运行过程中各种噪声导致的过压损坏。一般来说静电释放导致的损坏点会相对较小。控制IC的输出侧直接连接IGBT，一般会因为IGBT的损坏连带损坏。损坏相对比较严重。当然也有由于外部噪声通过电路叠加到控制IC的输出侧导致损坏的。不过比例就小很多了。

DIPIPM中损坏最多的还是IGBT。损坏的原因定性来说可以分为过压和过流。细分下去可以有十几种不同的原因，大家可以参考下面的树状图。实际客户支持过程中，各种过流/过热肯定还是损坏的大头。大家应该注意到了我是把过流/过热放在一起说的。实际上大多数情况是分不清楚过流和过热的。经常是整个DIPIPM烧成一团黑，甚至整个芯片都烧没了或者背面铜皮烧穿了。对于这些损坏特别严重的DIPIPM，我们能做的就是把所有损坏都列出来。严重的算一次损坏，稍微轻一点的算二次损坏。结合多片DIPIPM的损坏情况猜测一下短路电流的路径。再结合驱动板上的痕迹，损坏的时间点，猜测一下损坏的过程。

图：IGBT损坏树状图

DIPIPM损坏模式千奇百怪，如果想不明白，请联系三菱电机的应用技术支持。

关于三菱电机

三菱电机创立于1921年，是全球知名的综合性企业。截止2023年3月31日的财年，集团营收50036亿日元（约合美元373亿）。作为一家技术主导型企业，三菱电机拥有多项专利技术，并凭借强大的技术实力和良好的企业信誉在全球的电力设备、通信设备、工业自动化、电子元器件、家电等市场占据重要地位。尤其在电子元器件市场，三菱电机从事开发和生产半导体已有60余年。其半导体产品更是在变频家电、轨道牵引、工业与新能源、电动汽车、模拟/数字通讯以及有线/无线通讯等领域得到了广泛的应用。

　　审核编辑：汤梓红