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ESD與EOS失效案例分享

新陽檢測中心 ? 來源:新陽檢測中心 ? 作者:新陽檢測中心 ? 2023-03-13 17:02 ? 次閱讀

ESD&EOS 靜電釋放&過電應力

目前,在電子元器件失效分析領域,我們發現ESD&EOS導致的失效現象越來越普遍,尤其是在半導體行業發展日益興盛的大背景下,對ESD&EOS的關注與日俱增。

上一期的分享,ESD與EOS知識速遞我們著重介紹了ESD與EOS的概念與差異。本期內容主要涉及兩者在實際情況中的失效表現,其中選取了部分典型失效案例進行呈現。

ESD案例分享

靜電釋放導致的失效主要表現為即時失效與延時失效兩種模式。

1.即時失效

即時失效又稱突發失效,指的是元器件受到靜電放電損傷后,突然完全或部分喪失其規定的功能。一般較容易通過功能檢測發現。

2.延時失效

延時失效又稱潛在失效,指靜電放電能量較低,或放電回路有限流電阻,僅造成輕微損傷,器件電參數可能仍然合格或略有變化。

一般不容易通過功能檢測發現,而且失效后很難通過技術手段確認。

3.典型案例

#案例1

失效圖示

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試驗復現

pYYBAGQO5p6AZaNDAAESc1uZ6Qs263.jpg

結論

不良發生位置集中于CF表偏貼合端子部的左邊,距離離子棒約50cm。因距離過大,離子棒對此位置的除靜電能力有弱化。

#案例2

失效圖示

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試驗復現

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poYBAGQO5qGALjBaAAA6ZuwnpK4143.jpg

結論

經過靜電耐圧試驗發現,樣品1在兩種破壞類型中,情況分別為:

1.機器模型:使用2-3kV ESD痕跡發生;

2.人體模型:使用3-4kV ESD痕跡發生;

樣品2在兩種破壞類型中,情況分別為:

1.機器模型:使用12-14kV ESD痕跡發生;

2.人體模型:使用24-28kV ESD痕跡發生。

EOS案例分享

過電壓,過電流,過功率,過電燒毀

1.失效表現

EOS的碳化面積較大,一般過功率燒毀會出現原始損傷點且由這點有向四周輻射的裂紋,且多發于器件引腳位置。

2.典型案例

#案例1 MCU芯片信號短路分析

失效圖示

pYYBAGQO5qKAE4WLAADX6WLrloE465.jpg

poYBAGQO5qKAaTjlAACjOJcOshk590.jpg

poYBAGQO5qSAXav-AALjfv4PL1Q402.jpg

說明: 空洞異常處有因局部受熱造成的表面樹脂碳化現象,周邊樹脂出現裂紋。


試驗復現

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pYYBAGQO5qeASz-OAADHAU2ieRg101.jpg

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驗證方法:使用正常樣品在兩個引腳上分別接入12V電源正負極進行復現試驗。


結論

接上12.0V電源瞬間,兩電極之間有被燒壞的聲音,電流瞬間升高,電壓下降。兩引腳之間阻抗測試顯示為OL,說明二者之間經過反接12V電壓被大電流瞬間擊穿斷開。

#案例2 TVS管失效分析

失效圖示

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說明:樣品開封發現樣品晶圓位置均發現有燒傷痕跡,擊穿位置樹脂高溫碳化,為過流過壓導致。


試驗復現

pYYBAGQO5qyAWl_SAABbO_TpuJc913.jpg

TVS管擊穿FA分析圖


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擊穿驗證之后進行開封檢測,發現復現樣品晶圓位置均發現有燒傷痕跡,與異常品失效發生類似。

pYYBAGQO5rGARynRAAB4jVGoK3g950.jpg

結論

晶圓表面發現有過流過壓擊穿的痕跡,即樹脂高溫碳化;

DC直流電源加壓到18V,TVS管被擊穿短路,復現品晶圓位置失效與異常品類似。

9V樣品取下濾波電容,使其輸出不穩定,TVS被擊穿,短路失效。

據此判斷,TVS管為過壓導致失效,樣品輸出不穩定時有擊穿TVS管的可能。

技術總結

隨著電子行業對產品的可靠性要求越來越高,失效分析的重要性日益凸顯。進行檢測分析的一個目的是預防失效,那關于減少ESD&EOS造成的損傷,我們可以從防止電荷產生、防止電荷積累、減慢放電這三個方面進行入手。

由于ESD&EOS的產生與生產工藝過程中的規范性有極大相關性。在實際應用中,建議可以用以下措施規避因靜電導致的損傷:

1.連接并接地所有的導體;

2.控制非導體的靜電;

3.運輸和存儲時保護性包裝;

4.使用高規格的耐壓材料。

新陽檢測中心有話說:

本篇文章介紹了ESD與EOS相關知識,部分資料來源于網絡,侵權刪。如需轉載本篇文章,后臺私信獲取授權即可。若未經授權轉載,我們將依法維護法定權利。原創不易,感謝支持!

新陽檢測中心將繼續分享關于PCB/PCBA、汽車電子及相關電子元器件失效分析、可靠性評價、真偽鑒別等方面的專業知識,點擊關注獲取更多知識分享與資訊信息。

審核編輯黃宇

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