靜電吸附灰塵,改變線路間的阻抗,影響產品的功能與壽命,因電場或電流破壞元件的絕緣或導體,使元件不能工作(完全破壞),因瞬間的電場或電流產生的熱,元件受傷,仍能工作,壽命降低。
突發性失效:
突發性失效也稱硬失效,硬損傷。是指元器件的一個或多個電氣參數突發劣化,完全失去規定功能的一種失效模式。通常表現為電子元器件自身短路、開路、功能喪失或電氣參數嚴重漂移等。
具體現象表現為:一種是與電壓相關的失效,如介質擊穿,PN結方向漏電流增大等;另一種是與功率有關的失效,如燒毀、熔斷等。這都使器件的電路遭到永久性損壞,可以在產品測試階段發現。據有關統計資料表明,在受靜電損傷的半導體器件中,突發性完全失效約占失效總數的10%以上。
潛在性緩慢失效:
如果帶電體所帶靜電位或存儲的靜電能量較低,或ESD放電回路中有限流電阻存在,那么,一次靜電放電脈沖可能不足以引起電子元器件的突發性失效,但強靜電場電離絕緣層,會在元器件內部造成輕微損傷,這種損傷又是累積性的;隨著ESD脈沖次數的增加,器件的閥值電壓會逐漸下降,使元器件的電參數逐漸劣化,這類失效稱為潛在失效。潛在失效往往表現為器件的使用壽命縮短,或者一個本來不會使器件損傷的小脈沖卻使器件失效。這種失效事先難以檢測,造成難以被人們發現的“軟擊穿”現象,給產品留下潛在的隱患,直接影響電子產品的質量、壽命、可靠性和經濟性。據統計:潛在性失效占電子元件ESD失效總數的90%。
翻轉失效:
翻轉失效是指某些邏輯電路在正常運行中使原來記憶狀態發生翻轉。這種失效通常表現為信息的丟失或功能暫時變化,沒有明顯的硬損傷發生,且在ESD發生后、或重新輸入信息、或重新啟動設備能自動恢復正常的運行。
翻轉失效的根本原因在于ESD的電磁輻射,確切地說是由于ESD尖峰電流產生的電氣噪聲造成的。ESD干擾可通過傳導或者輻射等耦合路徑進入到電子設備中。在ESD的近場區,主要取決于ESD源和接收機阻抗的容性耦合、感性耦合。在遠場區,取決于電磁場耦合。
翻轉失效主要表現:
程序破碎區的位翻轉,引起程序"跑飛"或者"死機"。
數據存儲區的位翻轉,造成關鍵變量的翻轉,引起功能邏輯的絮亂,比如中途突出循環程序,錯誤執行條件等。
外設控制寄存器的功能中斷,引起外設配置狀態變換,造成模塊間數據通信異常。
中斷控制器寄存器的功能中斷,引起意外中斷的發生導致程序的異常執行。
程序的位翻轉,引起程序的異常執行。
JATAG邏輯的功能中斷,導致整個DSP的復位或死機。
如果ESD干擾在電子線路中產生感應電壓或電流超過了電平信號,設備正常工作程序將會發生翻轉。在高阻抗電路中,信號是電壓電平,容性耦合占主要成分,ESD感應電壓是主要干擾源;在低阻抗電路中,信號是電流信號,感性耦合占主要成分,ESD感應電流是主要干擾源。
翻轉失效通常會導致通信系統故障,畫面顯示異常、系統復位、時鐘信號抖動、射頻電路部分失效等現象。
02ESD損傷的特征
隱蔽性:人體不能感知靜電,除非是發生了靜電放電,但是發生靜電放電,人體也不一定能有電擊的感覺。這是因為人體感知的靜電放電電壓為2-3Kv
隨機性: 電子元件什么情況下會遭受靜電破壞呢?可以這么說,從一個元件生產后一直到它損壞前所有的過程都受到靜電的威脅,而這些靜電的產生也具有隨機性。由于靜電的產生和放電都是瞬間發生的,極難預測和防護。
復雜性:因電子產品的精細,微小的結構特點而費時、費事、費錢,要求較復雜的技術往往需要使用掃描電鏡等精密儀器,即使如此有些靜電損傷現象也難以與其他原因造成的損傷加以區別,使人們誤把靜電損傷失效當做是其他失效。
潛伏性:有些電子元器件受到靜電損傷后,性能沒有明顯的下降,但是多次累加放電會給器件造成內傷而形成隱患,而且增加了器件對靜電的敏感性 ,已經產生的問題沒有任何方法可治愈。
03過度電性應力(Electrical Over Stress)
是指所有的過度電性應力。當外界電流和電壓超過器件的最大規范條件時,器件會損傷或者直接損壞,EOS通常產生于如下方面:
電路切換導致的瞬變電流/峰值/低頻干擾,其持續時間可能達到幾微秒或者幾毫秒。
程序開關引起的瞬態/毛刺/短時脈沖干擾
不恰當的工作流程、工作步驟。
雷擊浪涌干擾
閃電
04 EOS&ESD差異對比表
EOS | ESD |
產生途徑:電源、測試設備 | 產生途徑:靜電電荷 ESD屬于E0S的特例 |
持續時間:微秒-秒級 | 持續時間:納秒-微秒級 |
損壞現象:金屬線熔化、發熱、高功率 | 損壞現象:可見性不強,損壞位置不易發現 |
損壞程度:輕度損壞同ESD損壞類似 | 損壞程度:電晶體級別的損壞 |
保護器件:響應速度要求較低 | 保護器件:響應速度要求較高 |
直接轉載來源:8號線攻城獅。
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原文標題:一文詳解ESD與EOS失效差異
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