ESD和浪涌造成电子元器件故障的症状

如果电子器件遭到破坏，且如果能发现烧灼痕迹等明显的故障症状，则通常需要分析硅芯或电子元件。通过此类检查，应该能够找出破坏事件的根本原因。最后应总结出损坏是由ESD放电造成，还是由更大规模的浪涌事件造成，亦或者由超出规定限制的过大热应力造成。为此，有必要对标准浪涌信号的最重要关键参数进行简单比较。

表6列出了用于直接比较的不同浪涌测试标准的关键参数。对于8kV ESD放电，IEC 61000-4-2事件的上升时间非常短，峰值电流高达30A。但脉冲能量不是非常高，约为16uJ。人体模型(HBM) [17]脉冲携带的能量更少，峰值电流更低，且上升时间更慢。相比之下，由于脉冲持续时间长且浪涌发生器输出电阻低，因此IEC 61000-4-2的8/20μs测试脉冲携带的能量比IEC 61000-4-2事件多30倍。就脉冲能量和上升时间而言，100ns TLP脉冲与IEC 61000-4-2脉冲类似，而超快TLP的能量甚至更低。峰值电流为15A的脉冲对应大约3.5mJ。

注：不同的脉冲的能量在表6中已列出。

图63清晰地展示了IC芯片上的ESD损坏情形。受损面积非常小，然而绝缘层和栅氧化层可能已降解并遭到破坏。泄漏电流可导致功能故障。

图64提供了ESD损坏的另一个示例。图中显示，由于浪涌事件，有一个可见的小洞烧到了晶体内部。

图65中显示的损坏是由IEC 61000-4-5稳健性测试造成的烧灼痕迹。将发生器的充电电压设为42V，并向逻辑缓冲器的芯片发射8/20μs的浪涌脉冲。该测试采用约20A的峰值电流，发生器输出电阻为2Ω。与ESD放电相比，烧灼面积更大；金属连接完全被烧毁。

图66是EOS（电气过压）故障症状的一个示例。由于超过器件的功耗或最大电流限值导致热应力过大，会造成此类损坏。晶体上的损坏十分严重，烧灼区域相对较大。有时EOS损坏会造成封装破损和碳化。如果遇到高电流，通常会观察到接合线熔合的情况。

该文来源于Nexperia的《ESD应用手册》第七章。

审核编辑：汤梓红