E公司M产品MOS管失效分析

•1•ELECTRONICSWORLD・技术交流E公司M产品MOS管失效分析艾默生网络能源有限公司　陈　岚【摘要】本文研究的是E公司M产品MOS管失效分析,寻找关键失效因子对产品失效进行分析,准确、高效的定位产品失效的具体原因并给出解决措施，同时通过失效分析经验积累，为E公司建立应用预期失效分析消除产品技术状态潜在失效的方法。【关键词】E公司；失效；MOS管；炸机表1-1参数开通损耗w开通时间ns开通电流峰值开通电流稳态值关断损耗w关断时间ns关断电流AMOS管种类ABABABABABABAB450w稳态18.8168.32444.642.711.811.17.3286.219.071.73188.834.610.349.4450w稳态29.0288.44844.242.211.511.27.2026.528.381.80373.931.6510.129.7450w稳态39.1698.27343.140.412.0311.27.5446.319.2891.587230.410.599.4450w稳态平均98.3543.9741.7711.7811.177.366.358.911.778.2332.2210.359.5450w动态119.76320.0526556.321.721.916.1915.9613.9895.35397.540.8516.616.5450w动态219.61619.80359.156.821.521.915.8916.1219.0825.05989.838.916.416.45450w动态320.90722.39664.559.622.322.716.6516.8918.8876.04892.442.751716.7450w动态平均20.120.7562.8757.5721.8322.1716.2416.3217.325.4993.2340.8316.6716.551.绪论1.1选题背景21世纪是电子信息技术时代，电子产品的可靠性是该技术发展的基础。因此产品失效分析技术成为产品竞争的关键。探寻产品准确、高效的分析方法及手段显得尤为重要。1.2研究的问题分析M产品在中试验正时出现MOS管失效炸机的原因并制定解决措施，同时制定预防失效方案。2.相关文献产品失效分析中分析思路非常重要，清晰的分析思路是失效分析准确、高效找到失效原因的关键。常用的电子产品失效分析思路有：①确定失效的偶然性及一般性；②明确失效分析的最终目的；③从失效现象入手，罗列失效位置的所有疑点；④列出所有可能引起失效部位现象的因子；⑤分析失效因子，找出可能引起失效的关键因子；⑥验证关键因子；⑦得出失效分析结并制定预防失效措施[1]。预期失效分析方法通过进化理论选择产品进化路线、预测失效及消除失效三个步骤，得出未来产品技术状态期望的解[2]。3.失效分析3.1问题描述M产品在试验时发现有2个产品在常温某一特定电压输入、输出时出现炸机（即MOS管烧毁）现象。具体现象是MOS管开裂，具体情况如下：现象一：开裂的MOS管，芯片的G极烧成熔坑，S极键合处已烧穿，器件背部的散热片有个洞；芯片有较大面积的烧毁，烧毁处已严重碎裂，S极和G极PCB导线均熔断。现象二：外壳完好的MOS管，三个极间均短路；芯片有多处裂比两种MOS管资料发现，A管的热阻比B管的大30％，导通关断时间大一个数量级，这样会导致A管的开关损耗比B管的大，且热阻大。M产品在低压重载起机时，会有比较长(1s左右)的一段过压过程，所以初步分析可能是起机过程中，A管因为损耗大，热阻大，其结温会比B管的大不少，最后导致炸机。因此M产品失效分析的关键因子是（2）散热不良。3.3分析验证为了验证上述分析，需要确认A、B管子开关损耗究竟相差多少，为此，测量了两个管子在相同的开通、关断电流下的损耗对比如表1-1所示。部分典型对比波形如图1-1所示。图1-1注：（1）图中因为电流是用V表示，所以能量单位uV2s应该是uVAs，即uJ；（2）将开通关断能量除开关周期10us就是开关损耗，如91.89uJ/10us＝9.189w。纹，G极和S极键合处良好，PCBS极引线周围有局部过热痕迹，没有明显过流现象。3.2问题分析初步分析是器件局部过热烧毁，短路后流过较大的短路电流，使S极和G极烧成融坑或孔洞。造成MOS管局部过热的主要因子有：（1）长时间过载；（2）散热不良；（3）d-s雪崩击穿后瞬时功耗较大；（4）驱动异常。根据出现炸机模块的信息分析炸机出现在同一批次的MOS管，故将重点放在低压带载起机动态过程中两种MOS管的差异，经过对从图1-1可以得到如下结论：1）两种管子开通时间及损耗基本相当；2）A管关断时间大体为B管的2倍。A管的关断损耗远大于B管；相同关断电流情况下稳态8.91w对1.7w，即稳态时A管的关断损耗为B管的5.24倍；动态17.32w对5.49w，即稳态时A管的关断损耗为B管的3.15倍。从以上验证只能得出大概的结论，即MOS管炸机的主要因子是散热不良引起的，这一点充分验证了起初的分析，但是STMOS管工频周期内开关损耗、导通损耗究竟是多少，引起的温升又是多少没有定量的数据。•1•ELECTRONICSWORLD・技术交流为此，在特定的输入、输出下，考虑将工频周期的pi/2分成12段，测量每段中一个点的开关损耗，然后处理得到一个工频周期内的大致开关损耗。结合测试数据及计算书算出的导通损耗7.703w，可以得到此状态下的总损耗如下：Pi/2内开通消耗能量(mJ)：11.208；Pi/2内关断消耗能量(mJ)：12.022；工频周期内开通损耗(w)：4.483；工频周期内关断损耗(w)：4.809；工频周期内开关损耗(w)：9.292；工频周期导通损耗(w)：7.703；工频周期总损耗(w)：16.995AMOS管结壳热阻为0.83，所以结壳温升为16.995*0.83＝14.1度。重新测试了A管子在特定输入、输出下，动态及稳态温升，结果发现管子最大壳温95度，那么此时的结温为95+14.1＝109.1度，满足产品元器件降额设计要求，那为什么还会炸机呢？带着上述疑问测试B管壳温，最后竟然发现B管的壳温最高可以达到120度，比A管壳温高很多，根据A、B管的相关参数，理论上A管壳温比B管高才是正确的，在相同的电路设计及测试方式下，实际测试结果与理论相反，对比两个产品发现MOS管的装配工艺不同，B管与散热片之间使用的是粘接工艺，A管与散热片之间使用的是陶瓷基片，这么大的温差会不会和管子的装配工艺有关？根据以前新工艺验证方案及结论，获得粘接工艺和陶瓷基片的温升对比结论是粘接工艺比陶瓷基片工艺壳温只高3度左右，如果新工艺验证方案及结论正确那么就不可能出现此现象。为了再次验证装配工艺差异，A管重新用两种工艺装配产品，经过常温同样工作条件下的温度对比发现使用粘接工艺的产品，在相同的输入、输出状态下，工作几分钟后炸机。其它4个A管使用粘接工艺的模块在相同输入、半载输出时都出现了炸机，从测试数据可以看出粘接工艺的管子壳温无论那种工作状态，都明显大于陶瓷基片的管子，两者最大温差42度。为排除粘接工艺的个体差异，又测了不同工艺下7个管子的温升数据发现使用粘接工艺的管子壳温远大于使用陶瓷基片的管子的壳温，与以前新工艺研究中测的3度温差不符。在目前粘接工艺下重新校合管子结温如下：123+14.1＝137.1度，超过降额规范。而后来试验又证明，如果温度探头不放在管子背风凹处，放在背风靠近铁壳处壳温会大7度左右，这样再校合结温为123+14.1+7＝144.1度，远超降额要求，接近管子最高结温150度，所以炸机风险很大。因此我们认为M产品出现炸机的最主要原因是散热器粘接工艺出现问题，导致散热片散热不良。4.研究结论基于上面的试验，我们得到M产品炸机的原因为：M产品散热片粘接工艺出现问题，导致管子散热不良，而A管的关断损耗、热阻都比B管的大，使得结温过高，管子热积累后失效导致炸机。因此E公司MOS管的装配暂时使用陶瓷基片，粘结工艺需要重新研究验证，在可以控制相关参数的情况下再投入使用，同时建立粘结工艺预期失效分析方案，并分析评审已经使用此工艺的所有产品，消除产品潜在失效的可能性。参考文献[1]廖东.浅析电子元器件的失效分析技术[J].军民两用技术与产品,2015,12.[2]薛来,李彦,李文强,熊艳.实效预测在产品直接进化理论中的应用[J].机械设计与研究,2010,26(2).作者简介：陈岚（1976—），女，甘肃通渭人，硕士，现供职于艾默生网络能源有限公司，研究方向：电源、项目管理。（上接第140页）到的缺陷信息传递给测试人员，利于缺陷的及时发现。四、结束语综上所述，应用软件是商业银行运作的重要系统部分，主要负责整个银行各项业务的运行，对软件的功能要求很高，且挑战巨大。为了实现商业银行的健康发展，应加强对应用软件缺陷的严格管理，增强应用软件系统的稳定性与安全性，以实现加密性设置，避免信息泄露或被窃取，保证诸多机密性信息不被窥探，是对应用软件的重要要求。参考文献[1]林强东.商业银行软件项目外包风险分析及应对[J].中国金融电脑,2013,09:74-77.[2]姚林.地市级商业银行软件外包风险亟待关注[J].金融科技时代,2016,02:64-65.[3]高松,姜帆,王琰.商业银行信息系统研发风险分析与模型研究[J].中国金融电脑,2013,12:65-70.[4]胡凤翔.基于风险管理的商业银行软件项目研究[J].电子技术与软件工程,2013,19:96.[5]闫静.商业银行软件项目风险管理策略探讨[J].信息通信,2015,05:277.作者简介：阮强（1972—），男，上海人，硕士，工程师，研究方向：商业银行商务智能分析、软件产品研发、软件质量管理等。（上接第141页）前都会看到一大队人在那等待着取款、转账、汇款以及存款等会相关性的操作，当然，现在我们也会看到，所以对于网银上能够为大家带来的便捷性服务，则是尤为重要的，对于柜台业务放置于网银上，这样既提高了客户的便捷性又增加了客户的成交率。五、结束语在于数据挖掘技术在网上银行促销活动中的运用而言，与先进科技时代发展中社会的形势是一样的，都是一个具有良好展望，但是仍处于发展的阶段，所以对于后期的完善便直观重要，本文对于数据挖掘技术在网上银行促销活动中的运用仅仅提出一些个人的经验评论，为今后的行业性发展提供相关参考，希望可以为相关人士带来帮助。参考文献[1]黄伟豪.数据挖掘技术在网上银行促销活动中的应用[D].华南理工大学,2012.[2]周骏.数据挖掘技术在网上银行促销活动中的运用[J].电子技术与软件工程,2015,05:20作者简介：栾家明（1979—），男，江苏滨海人，硕士，工程师，研究方向：银行信息系统项目管理、数据分析挖掘、银行风险监控管理等。