朱安全 项永金 张秀凤格力电器（合肥）有限公司，（安徽 合肥 230088）
摘 要：结合运用中引线式轴向塑封二极管呈现漏电及击穿失效问题，对引线式轴向塑封二极管失效原因及封装结构进行深化剖析，通过对很多失效引线式轴向塑封二极管深化剖析确认失效首要原由于引线式轴向塑封二极管为单钉头引线、大晶圆结构，自身抗机械应力才能差，引线、二极管本体在加工的进程中受机械应力的效果，二极管晶圆直接遭到外力冲击产生裂纹，呈现正向压降不良及反向耐压衰降，在后续的通电进程中失效进一步加深，终究击穿失效。通过从各方面进行证明比照剖析，双钉头引线、小晶圆结构有很大的优势，开发新式双钉头引线、小晶圆结构进步轴向塑封二极管抗机械应力才能，有用处理引线式轴向塑封二极管售后及进程机械应力失效问题。
关键词：二极管；机械应力；钉头；晶圆；牢靠性
0 导言
二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)，它是一种能够单向传导电流的电子器材。在半导体二极管内部有一个晶圆、两个引线端子、封装资料，这种电子器材依照外加电压的方向，具有单向电流的传导性。二极管常用封装资料剖析常见有玻璃封装,金属封装和塑料封装几种（如图1所示)。
二极管在电器产品操控系统中有广泛运用，首要运用在空调操控器主板上，二极管失效直接导致主板部分不能正常作业，严峻影响产品质量。对二极管很多失效品深化剖析研讨及快速处理二极管过电失效尤为重要，研讨二极管失效原因及失效机理，采纳有用改进预防措施，具有十分重要含义。
1 事情布景
某空调企业操控器主板出产进程短时间内呈现大比例的某类型引线式轴向塑封二极管电功能失效，计算1年由于该类型引线式轴向塑封二极管失效导致空调不能正常作业数量到达100多单，历史数据实践运用失效该类型引线式轴向塑封二极管多达300单，一起售后也有30多单毛病反应。该问题严峻影响空调全体产品质量及用户实践体会效果。问题急需进行霸占处理。
2 引线式轴向塑封二极管失效机理
引线式轴向塑封二极管在出产成型的加工的进程中会遭到各种不同方向的机械应力（如表1所示)，一般受力情况如：加工进程引线未夹紧，在弯脚时产生轴向运动的拉力，而呈现损坏芯片乃至呈现引脚被拉出露铜或引线松动现象；因两头引线曲折，而产生的引线向内做水平揉捏运动，一般能够由焊片做缓冲吸收；引线在打弯脚初，因弯脚模块做90°转向而呈现的冲突运动会产生向外的拉力；弯脚成型一起，若此刻夹具间有异物，夹引线的设备就夹不紧引线，导致产品有活动空隙，此刻芯片处或许一起呈现扭力、剪力、推力交互效果的情况，产品在此刻易受损害失效。
3 引线式轴向塑封二极管失效品剖析
3.1 无损剖析
检查失效品外管无显着反常点，运用二极管测验设备（测验设备类型：TVR6000）依照图纸测验条件测验毛病件电功能参数，失效品的引线式轴向塑封二极管毛病件的VF和 VB项参数均呈现失效。部分引线式轴向塑封二极管失效品测验参数如表2所示。
DE-CAP 剖析
引线式轴向塑封二极管失效品引线、沾锡，印字明晰，外观正常，经电性测验呈现出SHORT，化学解析去除外表黑胶后结构焊接未见反常，去除铜脚架和焊锡后1 pcs 晶圆有裂缝、2 pcs 晶圆决裂（如表3所示）。部分二极管失效品DE-CAP剖析图片如表3所示。
从元件的失效形式看，形成二极管失效的原由于物料在加工的进程中受机械应力的效果，机械应力通过引脚、二极管本体直接效果到晶圆上，使晶圆受损横向裂开，呈现正向压降超支，反向耐压衰降，在后续的通电进程中产生不良。
4 引线式轴向塑封二极管失效整改措施
比照与失效引线式轴向塑封二极管同类型不同厂家引线式轴向塑二极管的抗机械应力才能参数，发现晶圆面积越大，受力面越大，抗机械应力才能较弱；双钉头结构引线的结构较单钉头结构引线抗机械应力才能强。同类型不同结构二极管抗机械应力才能比照如表4所示。
通过对导致二极管呈现反常的结尾要素，并结合测验比照成果，执行对导致晶圆裂的相关项目执行改进操控，即需对触及晶圆尺度巨细引线结构等各方面进行优化改进。详细改进项目如下：
①将引线式轴向塑封二极管内部晶圆尺度由70 mil更改为60 mil，削减晶圆受力面积；
②将引线式轴向塑封二极管内部引线结构由单钉头更改为双钉头结构，防止成型进程中引脚、二极管遭到的机械应力直接冲击晶圆，增强二极管自身的抗机械应力才能。
5 整改效果评价及运用效果验证
通过对引线式轴向塑封二极管内部晶元尺度由70mil更改为60 mil、引线结构由单钉头更改为双钉头结构，对新制品各个实验条件后进行电功能参数测验均契合图纸要求，测验数据如表5所示。
6 引线式轴向塑封二极管失效整改总结及含义
通过对进程及售后很多失效品剖析，确认引线式轴向塑封二极管呈现漏电及击穿失效问题，对引线式轴向塑封二极管失效原因及器材封装结构进行深化剖析，发现器材引线结构、工艺晶元巨细存在严峻质量缺点，通过对很多失效引线式轴向塑封二极管深化剖析确认失效首要原由于引线式轴向塑封二极管为单钉头引线、大晶圆结构，自身抗机械应力才能差，引线、二极管本体在加工的进程中受机械应力的效果，使晶圆受损横向裂开，呈现正向压降不良及反向耐压衰降，在后续的通电进程中产生不良，导致空调呈现毛病。
本文对二极管失效原因、失效机理、元器材结构等进行详细剖析确认元器材结构设计存在的问题，针对问题逐个找到牢靠有用的处理方案， 通过从各方面进行比照剖析，调整元器材结构设计改动引线式轴向塑封二极管钉结构、晶圆巨细，进步引线式轴向塑封二极管自身抗机械应力才能，整改思路从元器材结构进行优化晋级，然后有用改进产品质量，进步产品运用牢靠性。
参考文献
[1] 项永金. 快康复二极管铜搬迁失效机理及运用牢靠性研讨 [J]. 电子产品世界，2017 (5)：
[2] 蒲晓明. 电子元器材的失效模型与牢靠性实验办法解析 [J]. 科技立异与运用，2016 (23)；
[3] 夏远飞，刘勇. 半导体分立器材的失效剖析及预防措施 [J]. 我国测验，,2012(6)：
[4] [崔海燕. 二极管在整流电路中的运用 [J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2011 (12).
作者简介：
朱安全（1984—),男，助理工程师，研讨方向：二极管牢靠性研讨
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第11期第72页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
