二極管燒損分析案例

某門(mén)鈴在使用一段時(shí)間出現(xiàn)門(mén)鈴失效，將失效樣品剝離，發(fā)現(xiàn)二極管燒損，通過(guò)表面觀察、通電間斷性檢測(cè)、靜電擊穿、切片分析、SEM分析等手段對(duì)樣品進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)靠近二極管的位置存在熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力的集中區(qū)，加速了二極管的燒損進(jìn)程，導(dǎo)致門(mén)鈴發(fā)生失效。

對(duì)門(mén)鈴間斷性觸發(fā)有人經(jīng)過(guò)、有人按門(mén)鈴、連接視頻、語(yǔ)音通話(huà)、語(yǔ)音回復(fù)各約50-100次。監(jiān)控結(jié)果顯示：電壓值最小4.14V，最大4.30V。

對(duì)門(mén)鈴進(jìn)行重置設(shè)置約50-100次。監(jiān)控結(jié)果顯示：電壓值最小4.02V，最大4.22V。

對(duì)門(mén)鈴進(jìn)行斷電-通電約50-100次。監(jiān)控結(jié)果顯示：電壓值最小3.98 V，最大4.22V。

更換電池，使用3組（每組1.5V與1.3V并聯(lián)）干電池串聯(lián)通電，并對(duì)門(mén)鈴間斷性觸發(fā)有人經(jīng)過(guò)、有人按門(mén)鈴、連接視頻、語(yǔ)音通話(huà)、語(yǔ)音回復(fù)、重置設(shè)置約50-100次。監(jiān)控結(jié)果顯示：最小值4.08V，電壓值最大值4.40V。

說(shuō)明：通過(guò)間斷性檢測(cè)功能（模擬實(shí)際使用門(mén)鈴的各項(xiàng)功能），時(shí)刻監(jiān)控電壓，是否存在瞬間過(guò)壓或者過(guò)流。監(jiān)控結(jié)果顯示電壓均處于正常值。

通過(guò)對(duì)正極施加30KV的靜電，進(jìn)行靜電擊穿試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束，二極管未被擊穿、且設(shè)備未有損傷。

擊穿二極管：對(duì)門(mén)鈴增加電壓，觀察電壓多少時(shí)，可以擊穿二極管。

說(shuō)明：對(duì)門(mén)鈴加壓到9V，二極管被徹底擊穿，形成開(kāi)路，門(mén)鈴依然可以運(yùn)行。

說(shuō)明：對(duì)二極管焊接位置的周邊進(jìn)行外觀觀察，電源大焊盤(pán)接近二極管的位置（距離約1.77mm），且焊盤(pán)直接連接二極管的正極，另外打螺釘?shù)奈恢媒咏O管的位置（距離約1.5mm）。

說(shuō)明： 對(duì)不良二極管進(jìn)行斷面分析，二極管內(nèi)部存在斷裂與燒毀現(xiàn)象。

說(shuō)明：對(duì)不良二極管的斷面進(jìn)行電鏡觀察，二極管內(nèi)部發(fā)生多處斷裂。

從檢測(cè)結(jié)果可以判斷，瞬間過(guò)壓或過(guò)流、二極管耐壓不足、靜電擊穿不是導(dǎo)致二極管的原因。綜合以上信息，從燒損的形貌及特點(diǎn)分析，判斷二極管在PCB上的布局存在以下風(fēng)險(xiǎn)：

a.與電源焊接端子共焊盤(pán)，受到電源端子焊接時(shí)的熱沖擊隱患較大；

b.螺絲鎖緊位置距離二極管正極僅1.5mm，鎖螺絲時(shí)產(chǎn)生的變形應(yīng)力可直接傳導(dǎo)至二極管本體上，可能造成內(nèi)部微裂紋。

二極管受到應(yīng)力（熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力）內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋，使用過(guò)程中漏電流會(huì)逐步增大，在某一瞬間發(fā)生擊穿現(xiàn)象（短路），使門(mén)鈴進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)二極管和電池形成的回路斷開(kāi)后（二極管燒開(kāi)路，PCB銅箔開(kāi)裂），門(mén)鈴會(huì)恢復(fù)工作響應(yīng)，但無(wú)過(guò)壓保護(hù)功能。

• 二極管受到了焊接熱沖擊和打螺絲的應(yīng)力沖擊，其內(nèi)部微損傷的可能性很大，布局設(shè)計(jì)上該位置不宜安裝貼片器件。

• 二極管一旦發(fā)生擊穿微短路后，和電池直接形成回路，發(fā)熱量大，可能存在安全隱患，因此建議取消該位置二極管的安裝。

• 建議在LDO芯片輸入端設(shè)計(jì)保護(hù)電路。

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