DIPIPM™市场失效分析（1）

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。

4.4

DIPIPM市场失效分析

本节是本次DIPIPM系列讲座的最后一节。在开始本节内容之前，让我们简单回顾一下前面章节的内容，以帮助大家对整个技术讲座的内容进行梳理。

总体上，本次讲座是按照客户在应用过程中DIPIPM所处不同产品阶段来展开的。第一章介绍了DIPIPM的基础知识；第二章主要介绍了DIPIPM的产品结构、功能和规格。第三章侧重于介绍DIPIPM的选型、PCB及电路设计、生产注意事项等。第四章主要介绍了DIPIPM的故障分析。DIPIPM在不同的应用阶段，可能会碰到不同的问题，例如在PCB生产阶段可能会发生因为设计、工艺控制或静电等因素导致的DIPIPM失效；在市场可能发生因设计、电网波动或使用环境恶劣导致的DIPIPM失效。

相比产线故障，市场发生的失效更难排查和解决，造成的损失也更大，本节将主要围绕如何对市场DIPIPM失效进行分析，侧重于介绍DIPIPM市场失效的分析方法。

4.4.1

DIPIPM市场失效分析流程

在发生DIPIPM市场失效后，客户通常会急迫地想知道造成失效的原因和解决方法。作为DIPIPM的生产厂商非常理解客户的迫切心情，同样想在最短的时间内找到失效原因，并能够通过改善尽快将DIPIPM的市场失效率降到可以接受的低水平。作为生产厂商通常会从DIPIPM的角度出发考虑造成失效的原因，这种分析角度可能会忽视整机的应用环境及其可能造成失效的原因；作为客户通常会从应用或整机产品的视角去考虑失效原因，这种分析角度可能会忽视DIPIPM作为功率器件在设计应用中需要重点关注的问题点。比较全面的分析方法是既考虑整机和PCB的应用环境又考虑DIPIPM作为功率器件本身在设计应用中需要注意的重点。下图1是一种既考虑了整机使用因素又考虑了DIPIPM本身器件特性的典型失效分析流程。

图1：DIPIPM典型失效分析流程

在DIPIPM的市场失效分析中，由于可能导致失效的原因分布广泛，具有很大不确定性，且不同的失效因素可能会导致相同的损坏结果，这给失效分析增加了难度。市场失效分析的重点在于找到一条故障线索，这条线索是建立在客观的证据基础之上，围绕这条线索做进一步的分析论证，可以在很大程度上缩短分析时间。反之如果没有明确线索即进行分析，可能会浪费大量的时间，最终分析结论也未必正确。图1流程中的失效解析报告和失效信息数据都客观地反映了失效样品的损坏情况和失效样品的应用环境，这对于找到DIPIPM失效的线索至关重要。下表1给出了一个应用于变频空调的DIPIPM失效信息统计例。

 表1：DIPIPM失效信息统计例

从表1可以判断出失效发生的时间、地点、失效空调运行天数、故障现象、失效线路板编号等信息。这些信息与失效原因可能存在千丝万缕的联系，详细的失效信息汇总有利于快速找到可能导致失效的原因，例如某些失效可能与空调工作模式相关，一般来说如果夏天失效率高而冬天失效很低的话，则失效原因可能与空调器运转模式有关，可以围绕制冷工况与制热工况的区别展开失效原因排查，相关的测试也相应在制冷模式下进行测试。反之如果测试采用制热模式，则很难发现导致失效的原因。

又如，如果DIPIPM失效发生在整机安装运行不久则不排除失效与生产相关，如果失效发生在整机运行数年之后，则失效原因基本可以排除生产问题。作为DIPIPM生产商无法获得整机市场失效信息，需要整机客户的大力协助来完成对这些数据的收集。在确认DIPIPM失效应用环境的同时，需要把DIPIPM的典型失效样品进行解析。DIPIPM生产商通常会有专业的失效分析实验室。失效样品解析的目的是对样品的失效部位、失效形态进行确认，并对可能的失效原因进行推断。失效样品解析结果通常会以报告的形式给出。下表2是一次失效分析的电特性测试结果。

表2：DIPIPM失效样品电特性测试结果例

根据表2电特性测试结果，很容易知道，失效样品的主要失效部位为HVIC损坏。这就为分析失效原因提供了一条可靠的线索，可以围绕这条线索展开相关分析。下图2是该次失效分析报告的结论。

图2：DIPIPM失效分析结论例

根据上图2的分析报告结论，可以看出导致模块失效的直接原因是HVIC失效，HVIC失效的最大可能是VB-VS间过压导致。

正如图1流程图所示，在拿到了失效样品信息及故障分析报告之后，需要进行相关判断及相应的测试，以确定最终造成DIPIPM市场失效的原因，并做出改善。图2例中，尽管失效分析解析报告给出了可能的故障原因是HVIC过压损坏，但只有在整机工作环境下，测试到了可能导致HVIC损坏的电压，并确认了该电压的来源后才能最终确定故障原因。如果实际测试并没有发现HVIC过电压，则需要重新评估导致HVIC损坏的原因并进行相应的测试验证，直到实际测试结果与推测的结论能够相互印证，才可以确定损坏的最终原因。

审核编辑：刘清