ESD&EOS 静电释放&过电应力
目前,在电子元器件失效分析领域,我们发现ESD&EOS导致的失效现象越来越普遍,尤其是在半导体行业发展日益兴盛的大背景下,对ESD&EOS的关注与日俱增。
上一期的分享,ESD与EOS知识速递我们着重介绍了ESD与EOS的概念与差异。本期内容主要涉及两者在实际情况中的失效表现,其中选取了部分典型失效案例进行呈现。
ESD案例分享
静电释放导致的失效主要表现为即时失效与延时失效两种模式。
1.即时失效
即时失效又称突发失效,指的是元器件受到静电放电损伤后,突然完全或部分丧失其规定的功能。一般较容易通过功能检测发现。
2.延时失效
延时失效又称潜在失效,指静电放电能量较低,或放电回路有限流电阻,仅造成轻微损伤,器件电参数可能仍然合格或略有变化。
一般不容易通过功能检测发现,而且失效后很难通过技术手段确认。
3.典型案例
#案例1
失效图示
试验复现
结论
不良发生位置集中于CF表偏贴合端子部的左边,距离离子棒约50cm。因距离过大,离子棒对此位置的除静电能力有弱化。
#案例2
失效图示
试验复现
结论
经过静电耐圧试验发现,样品1在两种破坏类型中,情况分别为:
1.机器模型:使用2-3kV ESD痕迹发生;
2.人体模型:使用3-4kV ESD痕迹发生;
样品2在两种破坏类型中,情况分别为:
1.机器模型:使用12-14kV ESD痕迹发生;
2.人体模型:使用24-28kV ESD痕迹发生。
EOS案例分享
过电压,过电流,过功率,过电烧毁
1.失效表现
EOS的碳化面积较大,一般过功率烧毁会出现原始损伤点且由这点有向四周辐射的裂纹,且多发于器件引脚位置。
2.典型案例
失效图示
说明: 空洞异常处有因局部受热造成的表面树脂碳化现象,周边树脂出现裂纹。
试验复现
验证方法:使用正常样品在两个引脚上分别接入12V电源正负极进行复现试验。
结论
接上12.0V电源瞬间,两电极之间有被烧坏的声音,电流瞬间升高,电压下降。两引脚之间阻抗测试显示为OL,说明二者之间经过反接12V电压被大电流瞬间击穿断开。
#案例2 TVS管失效分析
失效图示
说明:样品开封发现样品晶圆位置均发现有烧伤痕迹,击穿位置树脂高温碳化,为过流过压导致。
试验复现
TVS管击穿FA分析图
击穿验证之后进行开封检测,发现复现样品晶圆位置均发现有烧伤痕迹,与异常品失效发生类似。
结论
晶圆表面发现有过流过压击穿的痕迹,即树脂高温碳化;
DC直流电源加压到18V,TVS管被击穿短路,复现品晶圆位置失效与异常品类似。
9V样品取下滤波电容,使其输出不稳定,TVS被击穿,短路失效。
据此判断,TVS管为过压导致失效,样品输出不稳定时有击穿TVS管的可能。
技术总结
随着电子行业对产品的可靠性要求越来越高,失效分析的重要性日益凸显。进行检测分析的一个目的是预防失效,那关于减少ESD&EOS造成的损伤,我们可以从防止电荷产生、防止电荷积累、减慢放电这三个方面进行入手。
由于ESD&EOS的产生与生产工艺过程中的规范性有极大相关性。在实际应用中,建议可以用以下措施规避因静电导致的损伤:
1.连接并接地所有的导体;
2.控制非导体的静电;
3.运输和存储时保护性包装;
4.使用高规格的耐压材料。
新阳检测中心有话说:
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审核编辑黄宇
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