1.案例背景

  某门铃在使用一段时间出现门铃失效，将失效样品剥离，发现二极管烧损，通过表面观察、通电间断性检测、静电击穿、切片分析、SEM分析等手段对样品进行分析，结果靠近二极管旁存在热应力和机械应力集中区，加速了二极管的烧损进程，导致门铃失效。

2.分析方法简述

2.1 外观检查与X-RAY检测

  将送检样品进行外观检查，烧损器件均为二极管器件，且主要发生同一位置的二极管，二极管位置靠近电源大焊盘（约1.77mm）和锁紧外壳螺钉的位置（约1.5mm），且外壳压着位置基本贴近二极管正极。

  对烧损二极管区域进行X-RAY观察，发现二极管正极与电源大焊盘直至连接。

2.2 切片分析  

 对烧损二极管进行切片分析，二极管内部存在开裂与烧毁现象。从剖面开裂与烧毁，及表面分析结果可以初步断定此次失效属于热应力。

2.3 通电间断性检测  

  通过间断性检测功能（模拟实际使用门铃的各项功能），时刻监控电压，是否存在瞬间过压或者过流。监控结果电压均处于正常值。

2.4 静电击穿试验与加压击穿二极管  

 使用静电发生器，通过逐步增加电压至30KV，对设备进行静电击穿试验，试验结束，二极管未被击穿，且样品无损伤，各种功能正常。

  对门铃增加电压，模拟高电压击穿二极管，加压到9V，二极管被彻底击穿开路，形成开路，门铃依然可以运行。

3.分析与讨论

二极管烧损FA分析图：

  从检测结果可以判断，瞬间过压or过流、二极管耐压不足、静电击穿不是导致二极管的原因。

因此从二极管内部损伤的可能性分析：

  1.二极管损伤的外观特征：封装损伤程度不同，正极端PCB铜箔有开裂，且开裂位置均相同。

  2. 二极管正极端子共用电源大焊盘（与焊点距离约1.77mm），另外正极端子靠近锁紧外壳螺钉的位置（距离约1.5mm）。

  3.对不良品进行断面切片分析及SEM分析，二极管内部发生多处开裂现象。

综合以上信息，推测二极管烧损的机理（过程）：

  从烧损的形貌及特点分析，判断二极管在PCB上的布局存在下记风险：

  a.与电源焊接端子共焊盘，受到电源端子焊接时的热冲击隐患较大；

  b.螺丝锁紧位置距离二极管正极仅1.5mm，锁螺丝时产生的变形应力可直接传导至二极管本体上，可能造成内部微裂纹。

4.结论

  二极管受到应力（热应力、机械应力）内部产生微裂纹，使用过程中漏电流会逐步增大，在某一瞬间发生击穿现象（短路），使门铃进入保护状态。当二极管和电池形成的回路断开后（二极管烧开路，PCB铜箔开裂），门铃会恢复工作响应，但无过压保护功能。

5.改善建议

  （1）二极管受到了焊接热冲击和打螺丝的应力冲击，其内部微损伤的可能性很大，布局设计上该位置不宜安装贴片器件。

  （2）二极管一旦发生击穿微短路后，和电池直接形成回路，发热量大，可能存在安全隐患，因此建议取消该位置二极管的安装。

  （3）建议在LDO芯片输入端设计保护电路。