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什么是EOS,怎么排查?和ESD有什么關(guān)系?

來源:廣東銥電測控技術(shù)有限公司   2025年03月28日 10:36  

 EOS(Electrical Over-Stress,電性過應力)是指電子元件或系統(tǒng)因承受超出其設(shè)計范圍的電壓、電流或功率而導致的損壞或失效。
      隨著半導體工藝技術(shù)越來越先進、操作電壓越來越低以及系統(tǒng)功能越來越復雜,EOS (Electrical Over Stress,過度電性應力) 更容易竄到系統(tǒng)內(nèi)部導致?lián)p壞。多年來,EOS一直是科技產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品故障率最高的原因之一。
      但就解決時間和成本而言,發(fā)生EOS的代價過于昂貴,因此在大多數(shù)的排查中,會提供產(chǎn)品中的失效器件給供應商,供應商利用專業(yè)的測量與分析設(shè)備來判斷失效現(xiàn)象,并找尋根本原因,提供有效的解決方案,否則極可能會影響整個產(chǎn)品的長期可靠性。
    EOS(過度電性應力)通常由以下異常情況引起:
1. 電壓超出限制:若超過元件的耐壓極限,可能會引起絕緣體被擊穿或元件受損。
2. 電流超出承受限度:若超過元件的負荷能力,可能會導致元件過熱或被燒壞。
3. 功率超出散熱能力:若超過元件的散熱限制,可能會引起熱失效。
      EOS的常見原因主要有:
靜電放電(ESD):人體或設(shè)備產(chǎn)生靜電放電,導致瞬間大電流的出現(xiàn)。
電源波動:電壓或電流的不穩(wěn)定,突然變化超出器件的承受范圍。
短路或開路:電路異常引發(fā)電流或電壓的異常情況。
設(shè)計缺陷:電路設(shè)計不恰當,使得元件處于極限工作狀態(tài)。
      EOS與ESD的關(guān)系:
      當產(chǎn)品發(fā)生失效,懷疑是EOS導致時,接下來要怎么排查?
分析排查EOS(Electrical Over-Stress,電性過應力)的原因需要系統(tǒng)性地檢查電路設(shè)計、工作環(huán)境、測試過程及失效現(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。
失效時間:記錄失效時間點(如上電瞬間、工作過程中或斷電后)。
2. 檢查電路設(shè)計
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。
驗證保護元件:確認是否安裝了TVS二極管、熔斷器、穩(wěn)壓二極管等防護裝置。
審視PCB設(shè)計:檢查高電壓與低電壓信號線是否過于接近,以及地線布局是否恰當。
3. 分析工作環(huán)境
靜電放電(ESD):檢查工作環(huán)境是否存在靜電風險,是否使用了防靜電措施。
溫度與濕度:確認環(huán)境是否導致元件過熱或受潮。
電磁干擾(EMI):檢查是否存在強電磁干擾,導致電壓或電流異常。
4. 測試過程排查
上電測試:檢查上電瞬間是否存在電壓或電流沖擊。
負載測試:確認負載變化是否導致電流或電壓超出范圍。
信號完整性測試:檢查信號是否存在過沖、振鈴等現(xiàn)象。
熱測試:確認元件是否因過熱而失效。
5. 失效分析工具
示波器:用于捕獲電壓和電流的波動,以分析是否有異常情況。
熱成像儀:用于偵測電路中的高溫區(qū)域,判斷是否因過熱而失效。
ESD測試儀:用于檢測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EOS原因總結(jié)
電壓或電流異常:電源問題導致超出正常范圍。
靜電放電損害:ESD事件致使元件受損。
設(shè)計上的不足:保護電路設(shè)計不充分或元件選擇失誤。
外界干擾因素:電磁干擾或環(huán)境問題引起設(shè)備異常。
測試過程失誤:測試時產(chǎn)生過電壓或過電流。
7. 改進措施
設(shè)計改進:引入保護電路,保障元件在安全區(qū)間運作。
測試強化:增設(shè)ESD測試、浪涌測試等穩(wěn)定性檢驗。
環(huán)境優(yōu)化:實施防靜電措施,減少外界干擾。
培訓與規(guī)范:提升設(shè)計及測試團隊的EOS防護意識。

據(jù)調(diào)查,EOS的常見原因包括熱插拔、電壓過高、電源突波以及焊接錯誤。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問題時,關(guān)鍵在于詳細描述事件經(jīng)過和提供量化數(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。(來源維科網(wǎng))

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