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                                        二极管烧损分析案例

                                        发布人:新阳检测 时间:2022-11-28 来源:工程师 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?;ぷ刺?。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?;すδ?。


                                        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?;さ缏?。


                                        新阳检测中心有话说:


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