EOS与ESD是两类并不少见的电气故障类型，且随着芯片用量的日益增长，出现频次也越来越多。这两类故障都因“电”而起，有一定共同点，因而比较容易混淆。今天开云全站体育 就带大家来具体认识这两种故障类型，并结合案例，总结出防范的办法。
故障概念明晰
EOS全称电气过应力（Electrical Over Stress），其表现方式是过压或者过流产生大量的热能，烧坏元器件内部。EOS可指所有的过度电型故障，也包括下面要介绍的ESD。
ESD全称静电放电（Electrical Static Discharge），特指因静电造成的瞬时烧坏元器件的故障。我们知道静电虽然持续时间极短，但却可以产生巨大的电流和电压，这足以破坏元器件的内部结构。按照定义，ESD本质上仍是电气过应力故障，故而它可以看做EOS的特例。
故障表征与成因
EOS的概念核心是电气过应力，超过限额的电流使得器件损坏，一般呈现功率升高、高强度的发热、金属线膨胀、造成元器件整体大面积的损坏，甚至包括塑料封装烧毁。
能够造成EOS的原因，有测试程序切换（热切换）导致的瞬变电流/峰值/低频干扰、电源(AC/DC) 干扰和过电压、测试设计超过系统的承受上限、从其他装置发送的脉冲、接地反弹等。
而ESD特指静电所引起的过点损坏，持续时间要短得多，可以是几皮秒到几纳秒，释放的总能量有限，故而导致的经常是晶体管级别的损坏，深藏在元器件内部结构，总体可见性不强，确定故障点往往需要更复杂的开盖测试等流程。
能够导致ESD的原因，就是工作流程中可能生成静电的环节，包括人对物料的接触、摩擦起电、感应生电等。静电积累到一定程度，就会引发放电现象，导致失效的发生。
故障案例呈现
案例一：某产品在用户现场频频出现损坏，经过对返修单板进行分析，发现大部分返修单板均是某接口器件失效。对器件进行解剖后，在金相显微镜下观察，发现EOS所导致的内部铝线融化，该EOS能量较大。
金相显微镜图像：可见明显烧坏处
进一步分析和该铝条相连的管脚电路应用，发现电路设计应用不当，没有采用保护电路，在用户现场带电插拔产生的电浪涌导致该器件失效。该失效可通过模拟测试再现，判断得以验证。
针对这一案例，解决办法是在用户手册中强调该产品不支持带电插拔。而更长远的预防措施，是在今后的设计中考虑用户的使用习惯，增加防护电路，设计成可热插拔的产品。
案例二：客户一枚驱动器芯片上机后出现输出不良情况，整批次仅此一颗出现失效，排查电路设计、焊接等方面均无异常，故失效原因可锁定在这枚元器件本身上边。
经电特性测试，证实存在短路问题，后经对样品开封去层，发现其内部M1层有金属线烧熔形貌，并确认是ESD造成这一损毁，并导致芯片整体输出短路。
在芯片晶圆M1层可见烧熔点，而芯片其他部位均无形貌异常
针对这一案例，能做的是优化电路保护机制，注意防静电措施。在特殊条件下，可以参考器件的ESD防控指标进行试验，进一步确保整机产品具备完善的抗干扰能力。
故障总体预防
针对具体案例，改进和预防的措施已经给出。而要将两类“因电而起”的故障从根源预防，则各有侧重。
对于EOS，应在开发期明确产品的质量和可靠性要求。电信级、消费级等不同类型的产品，对可靠性的要求也不同，这包括对使用场景、客户需求及返修率指标等方面做细致衡量，确定系统承受电压与电流的极值。具体场景中，如客户有热插拔的使用习惯，就要相应设计EOS的保护电路，以防止浪涌造成过载损坏。
对于ESD，在电路设计层面应结合实际条件设置保护电路。生产方面，则要在SMT贴片等工作流程中消除静电来源，例如使用绝缘手套、防静电托盘等。
在实践中，不少元器件烧毁的故障难以鉴别具体原因，这时就需要专业的检测机构从故障形态、电路设计、操作流程等环节查明具体原因，明确是由EOS还是ESD所导致。不同的失效类型，我们会给出不同的改进建议。如您有失效鉴别方面的需求，欢迎致电开云全站体育 全国热线4008-655-800。
