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          【技術(shù)方案】什么是EOS,怎么排查?和ESD有什么關(guān)系?

          日期:01-20  點(diǎn)擊:179  屬于:公司資訊
                 EOS(Electrical Over-Stress,電性過(guò)應(yīng)力)是指電子元件或系統(tǒng)因承受超出其設(shè)計(jì)范圍的電壓、電流或功率而導(dǎo)致的損壞或失效。
                 隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)、操作電壓越來(lái)越低以及系統(tǒng)功能越來(lái)越復(fù)雜,EOS (Electrical Over Stress,過(guò)度電性應(yīng)力) 更容易竄到系統(tǒng)內(nèi)部導(dǎo)致?lián)p壞。多年來(lái),EOS一直是科技產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品故障率最高的原因之一。
                         
                 但就解決時(shí)間和成本而言,發(fā)生EOS的代價(jià)過(guò)于昂貴,因此在大多數(shù)的排查中,會(huì)提供產(chǎn)品中的失效器件給供應(yīng)商,供應(yīng)商利用專業(yè)的測(cè)量與分析設(shè)備來(lái)判斷失效現(xiàn)象,并找尋根本原因,提供有效的解決方案,否則極可能會(huì)影響整個(gè)產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠性。
          EOS(過(guò)度電性應(yīng)力)通常由以下異常情況引起:
          1. 電壓超出限制:若超過(guò)元件的耐壓極限,可能會(huì)引起絕緣體被擊穿或元件受損。
          2. 電流超出承受限度:若超過(guò)元件的負(fù)荷能力,可能會(huì)導(dǎo)致元件過(guò)熱或被燒壞。
          3. 功率超出散熱能力:若超過(guò)元件的散熱限制,可能會(huì)引起熱失效。
                 EOS的常見(jiàn)原因主要有:
          靜電放電(ESD):人體或設(shè)備產(chǎn)生靜電放電,導(dǎo)致瞬間大電流的出現(xiàn)。
          電源波動(dòng):電壓或電流的不穩(wěn)定,突然變化超出器件的承受范圍。
          短路或開(kāi)路:電路異常引發(fā)電流或電壓的異常情況。
          設(shè)計(jì)缺陷:電路設(shè)計(jì)不恰當(dāng),使得元件處于極限工作狀態(tài)。
                 EOS與ESD的關(guān)系:

                 當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生失效,懷疑是EOS導(dǎo)致時(shí),接下來(lái)要怎么排查?
          分析排查EOS(Electrical Over-Stress,電性過(guò)應(yīng)力)的原因需要系統(tǒng)性地檢查電路設(shè)計(jì)、工作環(huán)境、測(cè)試過(guò)程及失效現(xiàn)象。以下是具體的分析排查思路,供參考:
          1. 確認(rèn)失效現(xiàn)象
          失效模式:檢查元件是否燒壞、穿孔、短路或斷路。
          失效位置:定位失效的具體元件或電路區(qū)域。
          失效時(shí)間:記錄失效時(shí)間點(diǎn)(如上電瞬間、工作過(guò)程中或斷電后)。
          2. 檢查電路設(shè)計(jì)
          檢查元件電壓電流:確保故障組件的電壓和電流在其規(guī)定的范圍內(nèi)。
          電源穩(wěn)定性評(píng)估:審視電源是否保持恒定,以及是否存有電壓峰值或不穩(wěn)定現(xiàn)象。
          驗(yàn)證保護(hù)元件:確認(rèn)是否安裝了TVS二極管、熔斷器、穩(wěn)壓二極管等防護(hù)裝置。
          審視PCB設(shè)計(jì):檢查高電壓與低電壓信號(hào)線是否過(guò)于接近,以及地線布局是否恰當(dāng)。
          3. 分析工作環(huán)境
          靜電放電(ESD):檢查工作環(huán)境是否存在靜電風(fēng)險(xiǎn),是否使用了防靜電措施。
          溫度與濕度:確認(rèn)環(huán)境是否導(dǎo)致元件過(guò)熱或受潮。
          電磁干擾(EMI):檢查是否存在強(qiáng)電磁干擾,導(dǎo)致電壓或電流異常。
          4. 測(cè)試過(guò)程排查
          上電測(cè)試:檢查上電瞬間是否存在電壓或電流沖擊。
          負(fù)載測(cè)試:確認(rèn)負(fù)載變化是否導(dǎo)致電流或電壓超出范圍。
          信號(hào)完整性測(cè)試:檢查信號(hào)是否存在過(guò)沖、振鈴等現(xiàn)象。
          熱測(cè)試:確認(rèn)元件是否因過(guò)熱而失效。
          5. 失效分析工具
          示波器:用于捕獲電壓和電流的波動(dòng),以分析是否有異常情況。
          熱成像儀:用于偵測(cè)電路中的高溫區(qū)域,判斷是否因過(guò)熱而失效。
          ESD測(cè)試儀:用于檢測(cè)靜電放電是否超出安全范圍。
          X射線或顯微鏡:用于檢查損壞元件的內(nèi)部構(gòu)造,以確定是否由EOS引起。
          6. 常見(jiàn)EOS原因總結(jié)
          電壓或電流異常:電源問(wèn)題導(dǎo)致超出正常范圍。
          靜電放電損害:ESD事件致使元件受損。
          設(shè)計(jì)上的不足:保護(hù)電路設(shè)計(jì)不充分或元件選擇失誤。
          外界干擾因素:電磁干擾或環(huán)境問(wèn)題引起設(shè)備異常。
          測(cè)試過(guò)程失誤:測(cè)試時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓或過(guò)電流。
          7. 改進(jìn)措施
          設(shè)計(jì)改進(jìn):引入保護(hù)電路,保障元件在安全區(qū)間運(yùn)作。
          測(cè)試強(qiáng)化:增設(shè)ESD測(cè)試、浪涌測(cè)試等穩(wěn)定性檢驗(yàn)。
          環(huán)境優(yōu)化:實(shí)施防靜電措施,減少外界干擾。
          培訓(xùn)與規(guī)范:提升設(shè)計(jì)及測(cè)試團(tuán)隊(duì)的EOS防護(hù)意識(shí)。

                 據(jù)調(diào)查,EOS的常見(jiàn)原因包括熱插拔、電壓過(guò)高、電源突波以及焊接錯(cuò)誤。大多數(shù)損壞并非出現(xiàn)在器件制造階段,而是在PCB/模組組裝階段(大約30%)或使用階段(大約40%)。
                 總結(jié):在分析EOS問(wèn)題時(shí),關(guān)鍵在于詳細(xì)描述事件經(jīng)過(guò)和提供量化數(shù)據(jù),例如異常是如何被發(fā)現(xiàn)的?能否重現(xiàn)?使用場(chǎng)景是什么?突波可能的路徑和能量大小,以及IC損壞的具體情況(封裝/打線/芯片燒毀)等。(來(lái)源維科網(wǎng))

           
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