什么是EOS,,怎么排查,?和ESD有什么關(guān)系?
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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