袁锟

（中国振华集团永光电子有限公司 贵州贵阳 550018）

二级管与开关管在H形电路中的失效关系

袁锟

（中国振华集团永光电子有限公司 贵州贵阳 550018）

H形电路是电路设计师广泛采用的一种电路设计模式，在H形电路中开关管与二极管同时失效是其最典型的失效模式，本文主要介绍了该种失效的原因及原理。

简介

故障现象为T1#（IGBT）与D3#（开关二极管）同时失效。

器件失效情况判断：

（1）首先使用方排除了接反或器件自身反级导致电路失效的可能性。

（2）产品替换后电路恢复正常工作，排除电路中其他器件影响导致这两只产品的失效。

（3）是否器件选型耐压余量不足导致器件击穿失效，两只失效产品的电性能参数：IGBT的VCE≥600V；二极管管的VRRM≥600V。标称反向耐压值降额系数达0.42，其耐压余量完全可以保证电源电压波动不会导致器件被击穿。

1 机理分析

1.1 外观检查

在20倍光学显微镜无异常。

1.2 X-RAY内部透视

透视观察发现管芯位置处存在黑色异常点将电极两端连接起来，该异常点可能是管芯两端的焊料流出跨过管芯台面连接或管芯承受过功率冲击导致管芯内部烧毁密度改变。

IGBT透视未见异常。

1.3 曲线扫描呈短路状态

1.4 解剖分析

1.4.1 二极管解剖分析

去除二极管表面材料后。通过高倍显微镜观察，发现键合用焊料二次熔化，熔化的焊料横跨过管芯台面连到两端电极上。

分析溢料成分 Cu（44.2％）、Pb（44.2％）、Sn（8.4％）、Ag（3.2％）。Cu 元素是失效样品的铜钉头带来的，焊料成分为PbSnAg，受设备影响，无法精确检测出焊料中各元素的含量……