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

試驗復現

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

試驗復現

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

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

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

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

TVS管擊穿FA分析圖

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。

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：

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審核編輯黃宇