360°全方位解析EOS機理與防護
發布時間:2014-11-14 責任編輯:echolady
【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製——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後,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。由於它可能發生在產品的研發、測試乃至生產、存儲、運(yun)輸(shu)的(de)各(ge)個(ge)環(huan)節(jie),所(suo)以(yi)對(dui)廠(chang)商(shang)的(de)電(dian)路(lu)設(she)計(ji),測(ce)試(shi)規(gui)範(fan),生(sheng)產(chan)流(liu)程(cheng)以(yi)及(ji)物(wu)流(liu)中(zhong)防(fang)護(hu)都(dou)有(you)嚴(yan)格(ge)具(ju)體(ti)的(de)要(yao)求(qiu),每(mei)年(nian)耗(hao)費(fei)整(zheng)個(ge)半(ban)導(dao)體(ti)行(xing)業(ye)數(shu)十(shi)億(yi)美(mei)金(jin)的(de)資(zi)金(jin)。更(geng)可(ke)恨(hen)的(de)是(shi),EOS的發生情況複雜,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界。此文旨在分析EOS的成因,特點,破壞力,以及對於芯片廠商和係統設計人員的啟示。
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,大電流的能量脈衝(通常電壓<100V,電流大於10A,大於1ms的發生時間)。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製—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,電流小於10A,納秒發生時間),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,主要會出現在上下電瞬態過程,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於器件過熱,損壞有三種類型。

圖2:PN節擊穿

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電流抑製器(濾波器)
2、電源過壓保護
3、交流電源穩壓器(可選)。
4、電源時序控製器,可調整時序
5、不共用濾波器和穩壓器
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範圍捕獲信號或電源的瞬態電流。
2、確保不出現峰值/低頻幹擾。
3、確保正確設置測試參數(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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