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50% —— 在品控界是个很可怕的数字，有一对兄弟难题占到了产线不良率的一半江山。 在电子器件组装过程中， E OS(Electrical Over Stress ) 与 ESD （ Electrical Static Discharge ）造成的集成电路失效约占现场失效器件总数的 5 0 %， 且通常伴随较高不良率以及潜在可靠性问题 ， 是产线一大杀手 。 当问题发生时，应该如何查找真因、寻找解决方案，一直以来都是困扰现场工程师、品控工程师的难题。广电计量集成电路失效分析实验室，通过多年的行业积累，总结出一套相对完整的针对 E OS/ESD的分析方法 ，通过失效分析、模拟验证等手段，可以更好地协助现场工程师与设计工程师提升产线良率及 I C的可靠性 。 常见问题 1 ： 产线失效到底是由 E OS还是 E SD引起 ？ 我们在做失效分析时，最常听到客户的要求是希望知道 root cause是 E OS还是 E SD ， 确认 失效 机理及 真因， 是改善良率的第一步 ， 也是非常关键的一步 。通常，我们区分 E OS还是 E SD会首先通过失效分析手法挖掘 I C的物理失效现象 ，然后 从现象上去区分 。 常见 E SD物理失效表现 ：衬底击穿、多晶硅熔融、 GOX pin hole 、 contact melted 、 metal melted等 （见图 1）， 常见 E OS物理失效表现 ： 氧化层 、 金属层大面积 熔融 以及封装体碳化等现象 （见图 2）。 图 1：常见E SD物理失效现象 图 2：常见E OS物理失效现象 常见问题 2：为什么E OS和 E SD会造成不同的失效现象 ？ E SD从广义上属于 E OS的一种 ，但是 现场应用中我们通常把 E SD单独归类 ， 除此之外的过电应力统归于 E OS 。 E OS 是指长时间 （几微秒到几秒）持续的过压或大电流造成的局部过热导致的失效，其电压、电流相对 E SD较低 ， 但是持续时间长能量更高 ， 经常有同一功能区块多处大面积的 burnout现象 。 E SD 单指在静电放电过程中 瞬间 高电压 （通常在几千或上万伏特）大电流（ 1~ 10A ）状态下引发的失效现象，主要特征为放电时间极短（ 1~ 100ns ），因此一般呈现为轻微的点状失效。 表 1：E OS/ESD信号特征 图 3：E OS/ESD脉冲波形 综合以上 ， 由于 E OS信号相对 E SD信号持续时间长 ， 能量更强 ， 所以通常会造成芯片大面积的 burn out 现象 ， 这是 E OS不同于 E SD现象的主要特征 。 常见问题 3：什么情况下无法区分EOS/ESD？ 一种情况是 短脉冲 E OS （持续时间几个微秒） 与 E SD的物理损伤十分相似 ，比如只造成很小面积的金属熔融，这种情况就很难区分是 E OS还是 E SD的能量造成 。另 一种情况是 I C先经过了 E SD损伤 ， 在后续功能验证时大漏电流诱发了 burnout现象，使得I C表面同时存在 E OS和 E SD的物理失效特征 ， 尤其常见于 P AD旁边的 I O buffer线路上 ，这种情况下单从物理失效现象是无法判断初始失效是否由 E SD导致 。当遇到 E OS/ESD无法区分的情况 ，需要 通过模拟实验进一步验证 ，对 I C或系统使用不同 模型进行 E OS/ESD 模拟测试（见图 4）test to fail ，并针对失效 I C进行分析 。通过对比验证批芯片与实际失效芯片的物理失效现象（失效线路位置及失效发生的物理深度），不仅可以用来归纳真因，还可以了解 I C或系统在不同条件下的耐受等级 ，从而进一步指导优化 产线防护或 I C的可靠性设计 。 针对新投产芯片也可以考虑从多维度进行 E OS/ESD的验证 与 分析 （见图 5）， 不断提升 I C的可靠性品质 。 图 4：I C常见 E OS模拟验证方式 图 5：I C常见 E OS/ESD测试项目 综上所述 ， 当 产线发生 E OS/ESD失效时 ， 应该从哪些方面进行分析及改良 ？ 我们通常建议客户参考以下流程 进行： 1 . 针对失效 I C进行 电性 及物理失效分析 ， 确认其物理失效现象 （失效点对应的电路位置及失效的物理深度），配合现场失效信息收集， 初步推断 E OS/ESD失效模型 ； 2 .针对 E OS/ESD无法判断的情况 ，对相关 I C或系统 进行 E OS/ESD模拟试验 ， 验证其电压 、 电流耐受等级 ， 并针对失效芯片执行 失效分析，对比实际失效状况，归纳真因及梳理改善方向； 3 . 探测现场容易发生 E OS/ESD的位置 （例如使用 E SD Event Detector或高频示波器 ），针对产线应用进行改良。 表2：IC常见EOS/ESD失效来源 广电计量 集成电路 失效分析实验室 ， 配备完善的 EOS/ESD/RA等测试设备及完整的失效分析手法 ，拥有经验丰富的材料及电性能可靠性专家，可以针对 I C进行全方位的失效分析及 可靠性验证方案的设计与执行。

电源IC失效的分析和避免其发生的方案 没有人喜欢IC失效，但这总是会发生。分析失效的根本原因是需要足够的智慧的，在遇到难以重现的偶发性失效时就更是如此了。立锜科技已经累积了大量的失效分析案例，我们发现绝大多数的问题都是发生在IC输入端的电气过应力（EOS）上。 EOS是如何发生的呢？它又是如何导致IC失效的呢？本文将把一些答案告诉你，一些可在设计和产品中应用的解决方案也将一并奉上。 了解Buck转换器IC的输入结构 右图显示了Buck转换器IC的基本电路构成和其中含有的ESD保护单元，它们通常位于各个输入端子上。电源输入端的ESD单元特别大，可对内部稳压器和MOSFET带来安全保护，防范高压ESD带来的伤害。ESD保护单元的动作电压是与IC端子的绝对最高工作电压和IC的制程能够容许的最高电压有关的。 ESD和EOS的差异 ESD（Electro Static Discharge，静电放电）和EOS（Electrical Over Stress，电气过应力）都会导致电压过应力，差异在于ESD的电压高、时间短（<1µs）而EOS的电压低（ 1µs）。立锜科技的电源IC的ESD单元是根据静电放电的人体模型（HBM）和充电器件模型（CDM）进行设计的，可以确保它们能够承受相应的能量冲击水平，而且经过相应的评估和验证。EOS事件由于持续时间长，由其导致的能量冲击常常超过ESD元件的承受能力。 测量ESD单元的特性 为了找到IC失效发生的点位，可以对ESD单元的击穿电压进行测量，曲线测试仪可以用于这一目的，使用电流脉冲对受试元件进行加载测量也是可以的，通常还可得到更准确的点位数据。借助测量数据，ESD单元能够承受的最大冲击能量可以被计算出来。文章给出了不同条件下的一些测量结果，还有开盖分析的失效样例可供参考。 RT7285C VIN端ESD单元的击穿电压大概是25.5V，电流的上升是陡峭的，没有折返现象。 电流幅度和脉宽可调的电流源可对ESD的击穿电压和造成失效的点位进行精确测量。 电源输入端EOS的最常见原因：热插入 电源IC输入端发生EOS最多的原因是电源热插入事件，以使用DC插头的墙上电源适配器为电源的电器总是应该考虑到这一点。在实验室里将含有低ESR陶瓷输入电容的系统和通电电源的引线连接起来的过程就很容易将这样的状况重现 ，此过程中生成的电压尖峰的幅度与多个因素有关：电缆线的类型和长度，电源的内阻，输入电容的ESR和MLCC的直流偏置效应等等。 有很多方法可以降低热插入过程中电压振荡信号的幅度：增加开关电源的内阻，增加适配器电缆的阻抗或使其正负电源线间的耦合更紧密，在转换器的输入端增加RC平滑电路。 自制EOS测试工具 来源：richtek

1.什么是EOS EOS: Electrical Over Stress When the external current or Voltage exceeds the maximum norm condition, the device performance will be weakened or even be damaged(Over current / Over voltage)，通俗一点就是指过电压，过电流，在EMC中属于EMS的范畴。 2. 如何分析EOS 电学中处理除了最基本的电压分析，电流分析，还有就是时域分析，自然界的能量是各式各样的，通常我们用所在行业的技术标准，去模拟各类失效场景，达到以点带面的效果，然而失效的情况的还是不容乐观，所以要从各个时域段来分析这类情况如何通过硬件的方式来解决。 如图所示: 欢迎大家在下面积极讨论各类细节，下面所述器件选型可以在网站 www.prismei.com 中查看，或加微信沟通：wxid_2675466755612 ,

作者： Bruce Trump  ，德州仪器 (TI) 2012年9月17日晚上20时57分 在向外部世界提供灵敏放大器输入端时，设计人员想知道某人连接了什么，或者如何处理。人们是小心地操作，还是可能会粗心地将其插入AC电源呢？我们所有人都想让我们的设备变得健壮，能够承受大多数粗暴的操作。如何实现电过应力（EOS）保护呢？ OPA320是大多数运算放大器的代表；绝对最大额定值描述了最大电源电压和最大输入端电压及电流，如图1所示。备注说明表示，如果你限定输入电流，则你无需限定输入电压。内部钳位二极管安全范围为±10mA。但是，利用高电压过负载限制电流会要求高串联输入电阻，从而增加噪声，降低带宽，并可能会产生其它错误。 输入电压超过轨0.6V左右，该钳位二极管开始导电。许多器件通常都可以承受更高的电流，但是正向电压会急剧增加，从而增加损坏的机率。 你可以大幅提高容差至更高的故障电流，并通过添加外部二极管来提高保护程度。如无处不在的1N4148等常见信号二极管，通常拥有比内部钳位二极管低得多的正向电压。在实验台试验中，我发现我们储藏箱里的各种1N4148的正向电压，都比我们放大器上的内部钳位至少低100mV。与内部钳位二极管并联以后，故障电流的大部分都会在外部二极管内流动。 肖特基二极管甚至拥有更低的正向电压，可能会提供更强的保护。缺点是，它们往往漏电较多。反向漏电流规格通常为一微安或者以上，但条件是在室温下。漏电流随温度而增加。 注意，你需要一个固定电源电压。不管是内部还是外部，钳位二极管都依靠相对稳定的电源电压来控制应力。如果攻击性故障脉冲可将足够的电流倾卸到电源轨中，从而升高（或者V-时降低）电源电压，则其会使电源电压端过应力，如图2所示。一般正线性调节器无法灌入电流，也无法依靠它来保持稳定的电压。更大的电源旁路电容器可帮助吸收故障电流的大脉冲。承受故障电流可能要求在电源上使用一个齐纳钳位二极管。刚刚超出最大电源电压时便使用齐纳二极管，让它仅在故障期间导电。注意，使用正负电源时，负端都需要有等效保护。 这些措施仍然可能会使电压超出最大额定值，但重要的是：绝对最大额定值一般都很安全；这些电压或者电流下出现损坏的可能性极低。在这些额定值以上通常都还有非常大的余量，在余量范围内出现损坏的可能性也很小（但不能保证）。控制在超出这些额定值数伏的范围容易得多，你仍然可以实现较高的安全性。在许多情况下，我们的目的是在没有高成本或者牺牲性能的情况下大大提高安全性。 我们无法给你一个通用的解决方案，也无法保证某个特殊的保护方案可以满足你的各种需求。应用的详细情况会有诸多差异。放大器的灵敏度不同，需要的保护程度也会明显不同。它可能要求我们具有创造性的思维方式，而你自己就是最优秀的专家。如果有需要，可在某些耐受测试中牺牲一些放大器。同以前一样，我们欢迎你在我们的E2E论坛上提出建议。 当然，你肯定会有一些有价值的技巧同我们分享。请在下面写出你的建议，帮助我们所有人。另外，请查看下面相关链接。 感谢阅读   我们仪表放大器中的许多都有内部保护功能，即使没有电源电压范围仍可达±40V。举例，请查看INA826。 TI提供非常健壮的保护器件，主要用于计算机和消费类设备数字接口的ESD保护。 举例： TPD1E10B06           保护器件选择器 这些均为快速作用钳位，其连接接地，用于开启指定电压，例如：一个齐纳二极管。就精确模拟输入而言，问题是相对较高的漏电流（100nA范围）。同样，它们可能在一些应用中非常有效。