【導讀】EOS是對所有過度電性應力的總稱。EOS是一個非常廣義的概念,大家可能不熟悉,但是提到EOS特性,我們不得不說的是容易與之混淆的電力破壞機制——ESD。本文將為大家全方位解析EOS的機理及防護措施。
EOS概念
EOS英文全稱 Electrical Over Stress,是對所有的過度電性應力的總稱。當EOS超過其最大指定極限后,器件功能會減弱或損壞,同時EOS也是公認的IC器件的頭號殺手。由于它可能發(fā)生在產品的研發(fā)、測試乃至生產、存儲、運輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié),所以對廠商的電路設計,測試規(guī)范,生產流程以及物流中防護都有嚴格具體的要求,每年耗費整個半導體行業(yè)數(shù)十億美金的資金。更可恨的是,EOS的發(fā)生情況復雜,神出鬼沒,尋求一個完美的解決方案至今困擾著學術界和工業(yè)界。此文旨在分析EOS的成因,特點,破壞力,以及對于芯片廠商和系統(tǒng)設計人員的啟示。
EOS是一個非常廣的概念,物理上可以看成是一種較長時間的低電壓,大電流的能量脈沖(通常電壓<100V,電流大于10A,大于1ms的發(fā)生時間)。為了更好的說明EOS的特性,可以和另一種常見的,且容易被混淆的電力破壞機制—ESD(靜電釋放)進行比較。從Figure.1 可清晰看出EOS和ESD的放電特征,而ESD短時間的高電壓低電流的特性(通常電壓>500V,電流小于10A,納秒發(fā)生時間),可以認定是EOS的一種特例。
圖1:EOS與ESD對比分析
表1:EOS與ESD的對比
EOS成因很多,主要會出現(xiàn)在上下電瞬態(tài)過程,電流倒灌以及過度的電壓電流驅動(常說的過載)。通常造成的破壞都是由于器件過熱,損壞有三種類型。
圖2:PN節(jié)擊穿
圖3:金屬層熔斷
圖4:金屬打線熔斷
防護措施
電源
1、確保交流電源配備了瞬態(tài)電流抑制器(濾波器)
2、電源過壓保護
3、交流電源穩(wěn)壓器(可選)。
4、電源時序控制器,可調整時序
5、不共用濾波器和穩(wěn)壓器
電源開/關順序
1、不可“熱插拔”
2、正確的插入方向
3、定期檢查以確保遵守相關規(guī)定
維護
1、定期進行預防性維護。
2、確保接頭良好緊固,以防止其帶來間歇性故障。
電路板或元件測試
1、確保不進行熱切換。進行測試時使用存儲范圍捕獲信號或電源的瞬態(tài)電流。
2、確保不出現(xiàn)峰值/低頻干擾。
3、確保正確設置測試參數(shù)(不會過壓)。
4、確保測試硬件中使用了正確的保險絲。
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