元器件的电过应力失效分析

发布时间:2013-9-26 17:35    发布者:绝对好文
关键词: 元器件 , 失效分析 , 武晔卿
作者:武晔卿

元器件的失效分析是一件让人挠头的事情。作为器件的使用工程师,对其内部的构造、工艺、材料特性并不是十分的了解,导致眼睁睁的瞅着一个案发现场,却无从查起。实际上,再狡猾的狐狸都会留下蛛丝马迹,再狡猾的猎物也斗不过好猎手。只要用心,即使只有大学三年级末的电子水平,一样可以分析出问题的成因来。本篇文章就是用器件EOS损伤为例来说明电应力对器件造成损伤的现象、成因、查找方法。

电损伤的应力分两种,一种是电压损伤(只有高压,很小电流,比较极端的电压损伤就是ESD静电损伤),一种是电流损伤(有过载大电流,一般会伴随着电压)。

纯粹的电压损伤,犹如针灸,把针烧热后穿刺穴位,刺穿的霎那,会有刺痛的感觉,但针抽出来后,静观皮肤,却无明显伤痕。但是在针刺附近用手使劲挤压肉皮,可能会有血滴渗出,器件损伤同理。其特征总结为:有损伤,但无明显外伤。若遇到器件已然故障,外观上却无任何特征,闻器件也无烧灼后的轻微焦糊味,则可首先怀疑是瞬间的高电压小电流损伤。当然,后续可辅助用测量端口特性阻抗曲线的方式进行深入分析,以确定具体损坏的是哪个管脚,坏到了什幺程度。

电流损伤则不然,电流损伤的本质是热损伤,电流本身并不会导致损坏,而是电流流过的路径上有电阻,电流流经电阻后产生热量Q=I2R,热量散发的速度赶不上热量产生的速度,温度就会逐步升高,以致于达到烧坏损伤的温度,就烧毁了。所以,电流损伤一定会有烧的痕迹,当然有的时候是在芯片的内部,这时候只能靠闻了。闻不到,用肉眼在外部又看不到,就不能简单粗暴的下结论说是电流损伤。

区别出电压损伤和电流损伤的意义在于,为我们指明了一个故障根源的路径。一部分电压损伤可能会来自于空间击穿,而电流损伤一般比较肯定是来自于导体,这样可以顺藤摸瓜,沿着导体摸下去,找到导电路径中可能的过电流应力来源就是了。

另外一个就是电流损伤还分两种,一种来自于瞬间的突发电流应力,一种来自于持续的电流应力。前者的故障现象是爆裂炸开的现象,后者是轻微裂开或变性的现象。就好像烤鸡翅,小火慢烤,外面不糊不焦,轻微泛黄变脆;大火烤翅,糊了吧唧,一块一块的糊斑。此处现象可意会不可言传,我想表达的意思您懂得。这个分析也可以帮助我们查找应力的来源。

以上总结,纯粹为个人经验推理所为,不够严谨,不求放之四海而皆准,参考者慎之慎之。


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tony02778 发表于 2013-9-30 08:54:33
谢谢!!
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