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二极管的失效分析案例

二极管广泛应用于各类电子产品中,常见的失效现象为短路,机理为过压击穿、静电击穿、过流\过功率烧毁等。本文介绍了二极管的另一种失效现象:漏电。其失效机理为芯片芯片表面存在Ag的电化学迁移,使芯片表面形成漏电通道,从而导致稳压二极管漏电失效。

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      样品接收态形貌

关键词

二极管、反向漏电、银迁移

案例正文

1        案例背景

样品为抽油烟机电源板上的玻璃封装二极管,在整机使用约半年左右的时间后失效,具体表现为二极管电压波动或压降过低,失效现象在工作一段时间有恢复的情况,将恢复的稳压二极管放入高温高湿环境中,失效现象会再现。

2    分析方法简述

电学测试样品反向漏电流过大。将样品机械开封,对开封后样品芯片表面进行金相和SEM观察,芯片表面未见明显的过电烧毁和机械损伤形貌,芯片正表面的边缘处和芯片侧面可见明显的金属光泽异常物质。金属光泽物质在失效样品芯片表面呈云状扩大,成长,能谱图显示异常物质主要成份为金属Ag,可知芯片表面存在Ag迁移。

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3    结果与讨论

样品反向漏电过大,且恢复的样品在高温高湿环境下失效能复现,为不稳定失效,说明失效与潮气有关。内部检查,发现金属光泽物质在失效样品芯片表面呈云状扩大,成长,能谱图显示异常物质主要成份为金属Ag,还含有厨房环境常见的Cl、Na、K等外来元素(在潮气环境下以离子态存在),可知芯片表面存在Ag的电化学迁移(银电化学迁移的要素:电场、潮气和离子),银电化学迁移形成了漏电通道,导致二极管在现场使用时呈现不稳定失效特征。

4    建议

由于二极管玻璃封装工艺,很难保证其密封性,而且玻璃封装二极管内部含Ag,Ag是活泼金属,容易迁移,建议在厂商更换二极管的封装形式,将玻璃封装的二极管更换成的不含银焊料的贴片式塑料封装二极管。


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