二極管燒損分析案例

某門(mén)鈴在使用一段時(shí)間出現門(mén)鈴失效，將失效樣品剝離，發(fā)現二極管燒損，通過(guò)表面觀(guān)察、通電間斷性檢測、靜電擊穿、切片分析、SEM分析等手段對樣品進(jìn)行分析，發(fā)現靠近二極管的位置存在熱應力與機械應力的集中區，加速了二極管的燒損進(jìn)程，導致門(mén)鈴發(fā)生失效。

對門(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)音回復各約50-100次。監控結果顯示：電壓值最小4.14V，最大4.30V。

對門(mén)鈴進(jìn)行重置設置約50-100次。監控結果顯示：電壓值最小4.02V，最大4.22V。

對門(mén)鈴進(jìn)行斷電-通電約50-100次。監控結果顯示：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、重置設置約50-100次。監控結果顯示：最小值4.08V，電壓值最大值4.40V。

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

通過(guò)對正極施加30KV的靜電，進(jìn)行靜電擊穿試驗，試驗結束，二極管未被擊穿、且設備未有損傷。

擊穿二極管：對門(mén)鈴增加電壓，觀(guān)察電壓多少時(shí)，可以擊穿二極管。

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

說(shuō)明：對二極管焊接位置的周邊進(jìn)行外觀(guān)觀(guān)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，另外打螺釘的位置接近二極管的位置（距離約1.5mm）。

說(shuō)明： 對不良二極管進(jìn)行斷面分析，二極管內部存在斷裂與燒毀現象。

說(shuō)明：對不良二極管的斷面進(jìn)行電鏡觀(guān)察，二極管內部發(fā)生多處斷裂。

從檢測結果可以判斷，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：

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)生的變形應力可直接傳導至二極管本體上，可能造成內部微裂紋。

二極管受到應力（熱應力、機械應力）內部產(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)生擊穿現象（短路），使門(mén)鈴進(jìn)入保護狀態(tài)。當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 )恢復工作響應，但無(wú)過(guò)壓保護功能。

• 二極管受到了焊接熱沖擊和打螺絲的應力沖擊，其內部微損傷的可能性很大，布局設計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芯片輸入端設計保護電路。

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