講座導語

DIPIPM是雙列直插型智能功率模塊的簡稱，由三菱電機于1997年正式推向市場，迄今已在家電、工業和汽車空調等領域獲得廣泛應用。本講座主要介紹DIPIPM的基礎、功能、應用和失效分析技巧，旨在幫助讀者全面了解并正確使用該產品。

4.3DIPIPM失效解析報告解讀及失效樹分析

人的壽命是有限的，一生中可能遭遇各種意外。

DIPIPM一樣是有壽命的，也可能在工作當中因各種意外而發生失效。

本章將介紹如何解讀DIPIPM失效解析報告及通過失效樹分析來初步判定造成DIPIPM失效的原因。

4.3.1DIPIPM失效解析報告解讀

4.3.1.1 封面

DIPIPM失效解析報告的封面包含了幾個比較重要的信息。

報告編號：這是每份報告獨有的，后續的-001表示這是這個案件的第1次報告。可能會有一些案件會出2次報告或者3次報告。

客戶英文全稱

標題：會體現這次報告的型號，原則上一個報告對應一個型號。如果一次損壞涉及到了2個型號的模塊。這兩個型號會單獨出報告。

日期：這是報告制作完成的日期，后續還有一些審核/郵件轉發的時間。所以一般情況下客戶會在這個日期1-3天后收到報告。

4.3.1.2 失效樣品信息

這部分信息主要是客戶提供的。包含了樣品型號?數量?批號?失效發生的地點和基本的損壞描述。

有些時候同一個批次的模塊損壞了好幾個，客戶可以自行標記#1/#2進行區分。等報告回來以后就可以自行區分報告和壞品了。當然同一個型號，不同的最終客戶，我們也可以幫你生成不同的報告。

圖：失效樣品信息

說到標記壞品，我們見過很多形式的。有用膠水粘紙片的，有用透明膠的，五花八門。這里給大家推薦一種比較好用的方法。用鉛筆可以在模塊的“肚子”上寫字，很清楚，不容易掉。

圖：標記DIPIPM

4.3.1.3 外觀檢查

這里比較大的問題其實是剪腳。由于DIPIPM的管腳比較多，大多數時候并不能完整地把器件拆下來。很多客戶會選擇把模塊的管腳剪斷。剪腳也不是關鍵問題。關鍵問題是不要把模塊剪成香辣蟹頭那樣，光禿禿的一點腳也不留。就像圖中這樣的壞品，壞品分析工程師需要花上整整一天給這兩個模塊重新焊上管腳，那是相當費時間。我們希望客戶貼著PCB去剪管腳，這樣可以盡可能長地保留模塊管腳。

圖：失效樣品的外觀檢查

4.3.1.4 電特性測試結果

電特性測試結果主要是對器件進行一個全面的測試，看看有哪些地方是好的，哪些地方是壞的。同時絕緣耐壓也需要進行一個確認。

同時電特性測試也是對后續開封解析進行一個指導。簡單來說，如果壞得多，就大鍋亂燉，把整個模塊都溶了。如果壞得少，就開小灶，只溶一小塊。顯然像圖這樣的，就上小灶就可以了。

圖：電特性測試結果

4.3.1.5 開封解析結果

我們會按照樣品序號，功率側/控制側等把壞品照片貼上來。所有壞的，都貼。損壞部位的照片有助于直觀地觀察損壞發生的具體位置?形態等特征，根據這些特征可以間接地來分析可能的損壞原因。

圖：開封解析結果

4.3.1.6 結論

結論，可以說是最簡單，又最復雜。

首先，這一部分是三菱電機的壞品解析工程師，根據經驗，根據壞品現狀，提出的若干種可能性。對于這些可能性，三菱電機的壞品分析工程師并不能幫你排除幾個，頂多就是幫你排個序。

其次，結論中描述的過熱/過壓/過流，可能是在μs/ms時間尺度上的事情。不要想當然地認為在我的工況中不存在。

最后，同樣是過熱/過壓/過流，在不同場景中發生的損壞，原因也是不一樣的。具體情況歡迎和三菱電機的FAE溝通討論。

圖：結論

4.3.2失效樹分析

DIPIPM是一個集成了控制IC和功率半導體的集成元器件。集成的元器件越多，損壞模式也就越多。

先來說一些簡單的，比如絕緣損壞。絕緣損壞分2種，安裝過程中的或者損壞以后發生的。損壞以后發生的其實好理解，整個DIPIPM都燒出洞來了，或者模塊封裝都崩掉一塊了。絕緣層自然也就損壞了。安裝過程中出現損壞主要是安裝細節，比如兩道擰螺絲，力矩的控制，整個工裝的平整度之類的問題。出現這些問題的時候，輕則封裝掉一小塊；重則整體開裂，絕緣損壞。

然后是控制IC的損壞。控制IC的損壞也分輸入側和輸出側兩類。輸入側因為都是CMOS電路，所以所有的損壞都被定性為過壓損壞。區別只在于是生產過程中靜電釋放導致的損壞還是由于運行過程中各種噪聲導致的過壓損壞。一般來說靜電釋放導致的損壞點會相對較小。控制IC的輸出側直接連接IGBT，一般會因為IGBT的損壞連帶損壞。損壞相對比較嚴重。當然也有由于外部噪聲通過電路疊加到控制IC的輸出側導致損壞的。不過比例就小很多了。

DIPIPM中損壞最多的還是IGBT。損壞的原因定性來說可以分為過壓和過流。細分下去可以有十幾種不同的原因，大家可以參考下面的樹狀圖。實際客戶支持過程中，各種過流/過熱肯定還是損壞的大頭。大家應該注意到了我是把過流/過熱放在一起說的。實際上大多數情況是分不清楚過流和過熱的。經常是整個DIPIPM燒成一團黑，甚至整個芯片都燒沒了或者背面銅皮燒穿了。對于這些損壞特別嚴重的DIPIPM，我們能做的就是把所有損壞都列出來。嚴重的算一次損壞，稍微輕一點的算二次損壞。結合多片DIPIPM的損壞情況猜測一下短路電流的路徑。再結合驅動板上的痕跡，損壞的時間點，猜測一下損壞的過程。

圖：IGBT損壞樹狀圖

DIPIPM損壞模式千奇百怪，如果想不明白，請聯系三菱電機的應用技術支持。

關于三菱電機

三菱電機創立于1921年，是全球知名的綜合性企業。截止2023年3月31日的財年，集團營收50036億日元（約合美元373億）。作為一家技術主導型企業，三菱電機擁有多項專利技術，并憑借強大的技術實力和良好的企業信譽在全球的電力設備、通信設備、工業自動化、電子元器件、家電等市場占據重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機從事開發和生產半導體已有60余年。其半導體產品更是在變頻家電、軌道牽引、工業與新能源、電動汽車、模擬/數字通訊以及有線/無線通訊等領域得到了廣泛的應用。