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發(fā)布日期: 2024-07-01 15:52:11
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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(zhuān)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(xiàn)是否過(guò)于接近，以及地線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)/芯片燒毀）等。（來(lái)源維科網(wǎng)）
