二极管潜在失效模式和后果分析
TVS二极管失效分析
TVS二极管失效分析摘要：常用电路保护器件的主要失效模式为短路，瞬变电压抑制器(TvS)亦不例外。
TvS 一旦发生短路失效，释放出的高能量常常会将保护的电子设备损坏．这是TvS 生产厂家和使用方都想极力减少或避免的情况。
通过对TVS 筛选和使用短路失效样品进行解剖观察获得其失效部位的微观形貌特征．结合器件结构、材料、制造工艺、工作原理、筛选或使用时所受的应力等。
采用理论分析和试验证明等方法分析导致7rvS 器件短路失效的原因。
分析结果表明引发 TvS 短路失效的内在质量因素包括粘结界面空洞、台面缺陷、表面强耗尽层或强积累层、芯片裂纹和杂质扩散不均匀等。
使用因素包括过电应力、高温和长时间使用耗损等。
1 引言瞬变电压抑制器（TVS：Transient Voltage Suppressor）是为了解决电子设备电压瞬变和浪涌防护问题而设计出的一种高性能的电子电路保护器件，瞬变电压抑制二极管，主要用于对电路进行瞬态保护。
当TVS 管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度把两端间的阻抗变为低阻抗，吸收一个大电流，从而把它两端间的电压钳制在一个预订的数值上，保护后面的电路原件不因瞬态高电压冲击而损坏。
国内外在电子产品和国内高可靠设备中的应用都十分普遍。
随着TVS 使用范围和使用数量的增加，TVS 自身的可靠性备受关注，因为 TVS 可靠性不仅是 TVS 本身的问题，还关系到被保护电子电路的使用可靠性。
研究 TVS 的可靠性须对 TVS 的失效模式和失效机理有深入的了解。
文献表明TVS 的失效模式有短路、开路和电特性退化。
其中，短路失效最为常见，且对电路的影响最为严重。
目前，国内对国产TVS 短路失效机理的研究缺乏深度，不够系统，因此，对国产 TVS 短路失效机理进行深入、系统的研究十分必要。
2 TVS 短路失效样品和失效分析程序在国内主要TVS 生产厂商的支持下，搜集了有关国产 TVS 筛选和使用中短路失效的样品和筛选应力条件或使用条件等失效数据，对这些样品进行电参数测试、开帽、去保护胶、管芯与电极分离、去焊料和显微观察等步骤，找出失效部位，分析引发TVS 短路失效的内在质量因素或使用因素，以及失效的发生过程。
DFMEA潜在失效分析(驱动电源)
电压调整单 元
电压调整率大
性能下降，用 户不满意
7
2
3、检流电路低压时限功率 4 1、反馈环路不稳定 负载调整单 元 性能下降，用 户不满意 3
调试，测试记录表
5
140
调试，测试记录表
3
42
电流调整率大
7
2、变压器，电感参数设计不 合理 3、PCB铜铂压降大 1、元器件温度等级不够 2、发热器件不分散，导致热 量集中 3 3 4 2 3 3
8
3
5
40
输入功率 回路
来料检查
5
40
8
3
5
40
PCB布局布线审查 来料检验 可靠性实验 PCB布局布线审查 PCB布局布线审查 原理图审查 调试，测试记录表
2
16
3
2
3
2
5
8
30
选型时留足够余量
3
48
8
加宽走线，增加铜厚 1、增加接触面积 2、沉金处理 3、焊盘孔深度1.5mm以上 合理搭配参数
2 3
6 4 3
144 84 105
输出纹波小 于500mV
输出纹波高
性能下降，影 响用户使用
7
2、输出滤波电容耐纹波能力 低或容值降低 4、PCB布局，布线不合理 1、功率器件选择不合理
5 3 3 3 3
2 3 3 7 2
70 63 63 147 42
效率不低于 85%
效率低
性能下降或过 热损坏无输出
7
5
240
1、可靠性实 验筛选 2、调试时重 点察看DS波形
8
3
5
120
无输出电压 输入主功率回路短 值,引发输入 路 设备短路
潜在失效与后果分析
四、设计FMEA的开发
明确设计意图：列出设计期望做什么和 不期望做什么的清单，应从所要分析的 系统、子系统或零件的方块图开始
推荐使用工具：方块图，方块图说明了 分析中的各项目之间的主要关系，并建 立了分析的逻辑顺序。方块图的复制件 应伴随FMEA过程
9. 项目/功能：填入将被分析项目的名称和 其他适当的信息（如编号、零件等级等）
10.要求：需要分析的每一个功能的具体要求
11. 潜在失效模式：系统、子系统或零部件 有可能未达到或未完成在项目/功能栏中 所描述设计意图的种类。这种失效可能发 生，也可能不发生。建议将以往运行不良 的研究、关注点、问题报告以及小组的 “头脑风暴”的评审作为出发点。潜在失 效可能只发生在特定的运行环境条件下 （如热、冷、干燥、灰尘等），以及在特 定的使用条件下（如超过平均里程、不平 的路段、仅在城市行驶等），都应考虑。
5. 车型年度/项目：填入将使用和/或将被分析的设计 影响的预期车型年度/项目（如果已知的话）
6. 关键日期：填入FMEA初次预定完成的日期，该日期 不能超过计划的量产发布的日期
7. FMEA日期：填入编制FMEA原始稿的完成日 期及最新修订的日期
8. 核心小组：列出被授权以确定和/或执行 任务的责任个人和部门名称
析技术 2.以界定潜在失效模式 3.及相关起因机理 4.以减少设计过程中的失效风险 5.应用于每个系统、子系统及部件 二、顾客的定义 1.终端顾客：最终使用者 2.生产/工艺工程师，包括内部和外部 3.供应链厂商 4.法律法规
三、DFMEA的时间性
PWB组装PFMEA分析案例
8
3
根据检查指引抽查,发 现有问题时通知供货商 改善.
5
120
通知供货商改善或要求供货商提供 PFMEA分析.
通知供货商改善或要求供货商提供 PFMEA分析.
5
4
3
2.4 色码电阻(LRES)不良:引 脚氧化或变形或发黑;损伤; 混料;丝印模糊;外标识与BOM 要求不符;色环与阻值不符; 阻值超差;功率与要求不符.
主要参加人员:
工序名称
潜在的失效模式
潜在的失效后果
级 别
潜在的失效原因
现行的控制方法
R P N
2.来料检查
2.1 线路板(PCB)不良:线路 短路;线路断路;尺寸不符合 要求;烂板(损伤);扭曲变形; 混板;上锡PAD有绿油或污渍 或氧化;丝印脱落;绿油脱落; 无功能测试记号;线路欠损; 线路刮花;线路间有铜箔渣; 无V-CUT;V-CUT深或V-CUT浅; 插件孔孔塞或严重披峰;补线 路浮起或松动;报废板未分开 包装;文字印刷严重移位;外 标识与BOM要求不符.
3
根据检查指引抽查,发 现有问题时通知供货商 改善.
5
120
通知供货商改善或要求供货商提供 PFMEA分析.
通知供货商改善或要求供货商提供 PFMEA分析.
5
4
3
2.8直插式IC不良:引脚氧化 或变形或发黑;封装形式不符 要求;损伤;混料;丝印模糊; 丝印内容与BOM要求不符;外 标识与BOM要求不符;尺寸不 符合要求;电气性能不良.
3
根据检查指引抽查,发 现有问题时通知供货商 改善.
5
120
通知供货商改善或要求供货商提供 PFMEA分析.
通知供货商改善或要求供货商提供 PFMEA分析.
二极管基本失效率_概述说明以及解释
二极管基本失效率概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在现代电子行业中，二极管的基本失效率是一个重要的指标。
二极管作为一种常见的半导体器件，广泛应用于各种电子设备和电路中。
然而，由于各种原因，二极管会发生失效，导致其功能受损或完全无法使用。
本文将对二极管基本失效率进行概述和说明。
我们将讨论二极管的基本概念、失效原因以及其对电子设备的影响。
此外，还将解释二极管基本失效率的重要性，并探讨它在电子行业和电路设计中的作用。
1.2 文章结构本文按照以下结构组织：引言、二极管基本失效率、解释二极管基本失效率的重要性、实例分析与案例讨论以及结论与展望。
每个部分将深入探讨相关主题，并提供相关实例和案例加以说明。
1.3 目的编写这篇长文的目的是使读者能够全面了解二极管基本失效率这一概念，并认识到它对电子设备可靠性和寿命的重要影响。
通过学习和理解文章内容，读者将能够更好地理解和应用二极管的基本失效率相关知识，从而提高电子设备及其电路设计的质量和可靠性。
2. 二极管基本失效率2.1 二极管基本概念说明二极管是最简单的半导体器件之一，由P型和N型材料结合而成。
它具有单向导通特性，即电流可以从P端流向N端，而反向电流很小。
二极管具有快速开关能力和稳定的电压特性，在电子领域中广泛应用于整流、放大、保护等电路中。
2.2 二极管失效原因分析二极管的失效可能由以下原因引起：- 过载：工作在超过额定电流或电压范围内时，二极管会受到过载损坏。
- 温度过高：当温度超过二极管承受能力时，其内部材料会融化或熔断。
- 极限震动和冲击：长时间的机械震动或剧烈冲击可能会损坏二极管内部连接或晶体结构。
- 湿度与腐蚀：湿度高、环境恶劣以及化学物质腐蚀都会对二极管产生不可逆损害。
- 动态击穿：当反向电压超过二极管的击穿电压时，会发生动态击穿破坏。
2.3 二极管失效对电子设备的影响二极管失效会对电子设备产生以下影响：- 功能丧失：二极管无法正常导通或截断，导致整个电路功能丧失。
发光二极管失效分析
发光二极管失效分析蔡伟智（厦门三安电子有限公司，福建厦门３６１００９）１引言和半导体器件一样，发光二极管（ＬＥＤ）早期失效原因分析是可靠性工作的重要部分，是提高ＬＥＤ可靠性的积极主动的方法。
ＬＥＤ失效分析步骤必须遵循先进行非破坏性、可逆、可重复的试验，再做半破坏性、不可重复的试验，最后进行破坏性试验的原则。
采用合适的分析方法，最大限度地防止把被分析器件（ＤＵＡ）的真正失效因素、迹象丢失或引入新的失效因素，以期得到客观的分析结论。
针对ＬＥＤ所具有的光电性能、树脂实心及透明封装等特点，在ＬＥＤ早期失效分析过程中，已总结出一套行之有效的失效分析新方法。
２ＬＥＤ失效分析方法２.１减薄树脂光学透视法在ＬＥＤ失效非破坏性分析技术中，目视检验是使用最方便、所需资源最少的方法，具有适当检验技能的人员无论在任何地方均能实施，所以它是最广泛地用于进行非破坏检验失效ＬＥＤ的方法。
除外观缺陷外，还可以透过封装树脂观察内部情况，对于高聚光效果的封装，由于器件本身光学聚光效果的影响，往往看不清楚，因此在保持电性能未受破坏的条件下，可去除聚光部分，并减薄封装树脂，再进行抛光，这样在显微镜下就很容易观察ＬＥＤ芯片和封装工艺的质量。
诸如树脂中是否存在气泡或杂质；固晶和键合位置是否准确无误；支架、芯片、树脂是否发生色变以及芯片破裂等失效现象，都可以清楚地观察到了。
２.２半腐蚀解剖法对于ＬＥＤ单灯，其两根引脚是靠树脂固定的，解剖时，如果将器件整体浸入酸液中，强酸腐蚀祛除树脂后，芯片和支架引脚等就完全裸露出来，引脚失去树脂的固定，芯片与引脚的连接受到破坏，这样的解剖方法，只能分析ＤＵＡ的芯片问题，而难于分析ＤＵＡ引线连接方面的缺陷。
因此我们采用半腐蚀解剖法，只将ＬＥＤＤＵＡ单灯顶部浸入酸液中，并精确控制腐蚀深度，去除ＬＥＤＤＵＡ单灯顶部的树脂，保留底部树脂，使芯片和支架引脚等完全裸露出来，完好保持引线连接情况，以便对ＤＵＡ全面分析。
图１所示为半腐蚀解剖前后的φ５ＬＥＤ，可方便进行通电测试、观察和分析等试验。
光电子元器件的失效模式和失效机理
光电子元器件的失效模式和失效机理朱炜容1.1 光电子器件的分类在光电子技术中，光电子元器件包括光源器件以及光探测器件。
其中光源器件主要有发光二极管和激光器。
光探测器件主要是光电二极管。
作为电气元件，光纤和光缆也是光电子技术中不可缺少的组成元件。
1.2 激光器的失效模式及失效机理随着工作时间的增加，半导体激光器的工作性能将会劣化，发射功率和效率下降，有时还会发生突然失效的灾变性损坏。
造成半导体激光器退化的原因除了其本身的因素外，还有使用温度、工作条件等环境因素。
一、暗线缺陷暗线缺陷是激光器工作时形成的缺陷网络，这些缺陷最终会导致发射功率的下降。
暗线缺陷的形成除了材料、工艺过程中会引入外，其形成过程与温度有很大的关系，它所引起的退化速率强烈地依赖于温度。
二、腔面损伤退化腔面的损伤退化一般有灾变性退化和化学腐蚀损伤退化。
在高功率密度激光的作用下，由于局部过热、氧化、腐蚀、介质膜的针孔和杂质等因素使腔面遭受损伤，从而使局部电流密度增加，局部大量发热，在热电正反馈的作用下，最终腔面局部熔融，导致灾难性的损伤，器件完全失效。
腔面的化学腐蚀是由于光化学作用使腔面表面发生氧化，并形成局部缺陷，导致腔面局部发热，使激光器性能退化甚至失效。
三、电极退化高功率半导体激光器的欧姆接触退化和热阻退化与其他电子器件的电极退化相似。
电极金属和半导体材料间存在互扩散，在烧结的部位，孔洞和晶须的生长现象是常见的退化模式。
另外，热应力导致的电极损伤也很常见。
由于电极远离器件的有源区，电极退化对器件特性的影响一般在老化或工作一定时间后再表现出来。
半导体激光器的工作性能对温度非常敏感，温度升高将加速暗线缺陷的生长，腔面氧化等失效机理，严重影响激光器的寿命。
激光器的转换效率不高，自身的功耗很大，因此降低热阻是提高激光器寿命和可靠性的主要方法之一。
芯片电极烧结质量的好坏不但影响了热阻的大小，而且还关系到电极的电阻，因为激光器在正常工作时，其一般工作电流为几十甚至上百安培，即使是很小的电极电阻，也将产生很大的热功耗，减小电极电阻可以减小激光器本身的热功耗。
潜在失效模式及后果分析
潜在失效模式及后果分析简介潜在失效模式及后果分析（Potential Failure Mode and Effects Analysis，简称PFMEA）是一种用于识别潜在失效模式及其对系统、产品或过程的影响的方法。
该分析方法可帮助我们在设计或制造过程中预测和预防潜在的问题，并采取相应的措施来减少系统故障风险和提高可靠性。
潜在失效模式分析潜在失效模式是指在特定条件下，系统、产品或过程可能发生的失效模式。
通过对失效模式进行分析，我们可以了解这些失效模式的原因和机制，并制定相应的预防措施。
以下是一些常见的潜在失效模式：1. 机械失效机械失效是指由于机械部件的损坏、磨损或故障导致系统无法正常工作的情况。
例如，机械零件的材料疲劳、断裂或松动等。
2. 电气失效电气失效是指由于电路断路、短路或电子元件故障导致系统电气功能失效的情况。
例如，电源线路短路、电路板焊接不良或电子元件损坏等。
3. 环境失效环境失效是指由于环境条件变化引起的系统性能下降或失效的情况。
例如，温度变化引起的热胀冷缩、湿度变化引起的腐蚀等。
4. 人为错误人为错误是指由于人员操作不当、维护不当或设计不当导致系统无法正常工作的情况。
例如，操作员误操作、保养人员维护不到位或设计人员设计不合理等。
后果分析后果分析是评估失效模式对系统、产品或过程造成的影响和后果。
对失效后果进行评估可以帮助我们了解失效的严重性，并确定需要采取的措施。
以下是一些常见的失效后果：1. 安全风险失效后果可能导致人员受伤、工作环境不安全或设备损坏，从而造成安全风险。
例如，机械失效可能导致意外伤害，电气失效可能引发火灾或触电事故。
2. 生产效率下降失效后果可能导致生产过程中断、产品质量下降或生产效率低下，从而影响企业的运营和利润。
例如，机械失效可能导致生产线停工，电气失效可能导致产品质量问题。
3. 用户体验不良失效后果可能导致产品性能下降，用户无法正常使用或满足需求，从而影响用户体验和满意度。
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建议措施
责任及 目标完 成日期
采取的措 施
R P N
32
奖惩
12
24
制造部 （持续） 制造部
工艺监控 严格管理 工艺监控
7
1
1
7
14 及加强IPQC 巡检，增加 检查频次 完善设备加强 操作工自检， 32 IPQC迅检
（持续）
严格管理 温控记录 厂务定期 维护测试 机，班长 增加抽验 次数 考核奖惩 考核奖惩 考核奖惩
吸盘不良 焊接舟不良 操作不当 7 石墨舟有潮气
检查工夹具品 质，加强维修， 操作工培训合 格后上岗 2 对停置超过24H 的石 晶粒破裂
VF上升 DVF上升 IR上升 VR下降 良率下降 可靠性变差
7
关 键
晶片、焊片、 铜粒位置偏移 ,炉温失控， N2气流量低 ，IPQC 检查不严
制造部 （持续）
奖惩
6
1
2
12
制造部
工艺监控
7
1
4
28
56
28 21 14 14 制造部 （持续） 工艺监控 严格合理
7
1
1
7
式和后果分析
编号: BZ-GC-001 页次:2/2 风 险 顺 序 RP N 定期分批检查 工夹具，剔除 不合格品，加 强员工培训 定期炉温曲线 测试监控和焊 接质量监控， 加强巡检 操作工自检 制造部 （持续） 措施结果 严 重 频 度 度 （ （ S O ） ） 6 1 探 测 度 （ D ） 2
7
1
1
7
制造部 （持续）
8
1
2
16
32 56 18
加强操作工 自查，IPQC 抽查 严格考核 明确奖惩 增加班长抽 查频次、出 货责任感
制造部 （持续） 制造部 （持续） 品管部 （持续）
8 7 6
1 1 1
2 2 2
16 14 12
理者代表
制程
焊接 烧结不牢 虚焊 灌胶/塑封 露芯、沾胶、 开路可靠性 差 外观不良 8
3
良率下降 可靠性差 固化 旋转、气泡 测试机 电性误判 芯片受损，反 向性能变差 影响桥架电性 良品率、对档 率、客户退货 客户退货 不符出货规范 客户抱怨退货
7
烤箱失控
2 考核定期校准 温控 设备维护保养 仪表计量合格 2 首件检验
项目 部门 签字 日期
修订人
文控中心修订人
管理者代表
模式和后果分析
编号: BZ-GC-001 页次:1/2 风 险 顺 序 RP N 措施结果 严 重 频 度 度 （ （ S O ） ） 探 测 度 （ D ）
建议措施
责任及 目标完 成日期
采取的措 施
R P N
28
定期分批检 查工夹具， 剔除不合格 冶具，加强 员工技能考 核 使用专用记 录本记录石 墨舟使用， 停用情况及 空烧记录， 责任人 定期 监控和焊 接质量监 控，加强 工艺员和 IPQC巡检
二极管潜在失效模式和后果分析
编制日期: 2008.2.1 修订日期: 版 本:A0 严 重 潜在失效后果 度 （ D ） 现行过程控制 /预防/探测 探 测 度 （ O ）
制程
潜在失效模式
级 潜在失效起因 别 /机理
频 （ 度 O ）
晶片歪斜， 双片，缺片 晶片歪斜， 双片、缺片 焊接
VF上升 DVF上升 IR上升 可靠性变差 焊接性变差 焊接良利率下 降
2 1 1 1
加强员工 培训考核，严 格监控各区温 度和氮气流量 ，定时监察 记录和IPQ C巡检
2 3 2 2
潜在失效模式和后果分析
编制日期: 2008.2.1 修订日期: 版 本:A0 严 重 级 潜在失效起因 潜在失效模式 潜在失效后果 度 别 /机理 （ D ） 石墨舟不良 O/S脚位不正 操作不当 8 极性错误 反极性 CELL排列错误 CELL、焊片、 导线位置偏 移、炉温失控 氮气流量不符 操作不当 现行过程控制 /预防/探测 频 （ 度 O ） 检查石墨舟 品质，加强维 2 修，操作工 培训 加强员工培训 IPQC巡检、严格 1 监控氮气流量、 各区温度 加强员工培训/ 探 测 度 （ O ） 2
2
测试
8
测试机机械 故障，接触 不良，仪表 误判 操作错误 本体油污 固化不够 操作工失误 抽样不严产 品出货标准 不清
2
印字 包装 OQC检验
印字错误 印字擦伤 外观不良 漏检（电性、 外观）
8 7 6
2 2
建立首检制度
2 4 3
首件检验，员 工培训考核 OQC班长抽查、 1 OQC人员培训/ 考核