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什么是EOS,怎么排查?和ESD有什么关系?

发布日期: 2024-07-01 15:52:11

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EOS(Electrical Over-Stress,电性过应力)是指电子元件或系统因承受超出其设计范围的电压、电流或功率而导致的损坏或失效。

随着半导体工艺技术越来越先进、操作电压越来越低以及系统功能越来越复杂,EOS (Electrical Over Stress,过度电性应力) 更容易窜到系统内部导致损坏。多年来,EOS一直是科技产业产品故障率最高的原因之一。

但就解决时间和成本而言,发生EOS的代价过于昂贵,因此在大多数的排查中,会提供产品中的失效器件给供应商,供应商利用专业的测量与分析设备来判断失效现象,并找寻根本原因,提供有效的解决方案,否则极可能会影响整个产品的长期可靠性。

EOS(过度电性应力)通常由以下异常情况引起:

1. 电压超出限制:若超过元件的耐压极限,可能会引起绝缘体被击穿或元件受损。

2. 电流超出承受限度:若超过元件的负荷能力,可能会导致元件过热或被烧坏。

3. 功率超出散热能力:若超过元件的散热限制,可能会引起热失效。

EOS的常见原因主要有:

静电放电(ESD):人体或设备产生静电放电,导致瞬间大电流的出现。

电源波动:电压或电流的不稳定,突然变化超出器件的承受范围。

短路或开路:电路异常引发电流或电压的异常情况。

设计缺陷:电路设计不恰当,使得元件处于极限工作状态。

EOS与ESD的关系:

当产品发生失效,怀疑是EOS导致时,接下来要怎么排查?

分析排查EOS(Electrical Over-Stress,电性过应力)的原因需要系统性地检查电路设计、工作环境、测试过程及失效现象。以下是具体的分析排查思路,供参考:

1. 确认失效现象

失效模式:检查元件是否烧坏、穿孔、短路或断路。

失效位置:定位失效的具体元件或电路区域。

失效时间:记录失效时间点(如上电瞬间、工作过程中或断电后)。

2. 检查电路设计

检查元件电压电流:确保故障组件的电压和电流在其规定的范围内。

电源稳定性评估:审视电源是否保持恒定,以及是否存有电压峰值或不稳定现象。

验证保护元件:确认是否安装了TVS二极管、熔断器、稳压二极管等防护装置。

审视PCB设计:检查高电压与低电压信号线是否过于接近,以及地线布局是否恰当。

3. 分析工作环境

静电放电(ESD):检查工作环境是否存在静电风险,是否使用了防静电措施。

温度与湿度:确认环境是否导致元件过热或受潮。

电磁干扰(EMI):检查是否存在强电磁干扰,导致电压或电流异常。

4. 测试过程排查

上电测试:检查上电瞬间是否存在电压或电流冲击。

负载测试:确认负载变化是否导致电流或电压超出范围。

信号完整性测试:检查信号是否存在过冲、振铃等现象。

热测试:确认元件是否因过热而失效。

5. 失效分析工具

示波器:用于捕获电压和电流的波动,以分析是否有异常情况。

热成像仪:用于侦测电路中的高温区域,判断是否因过热而失效。

ESD测试仪:用于检测静电放电是否超出安全范围。

X射线或显微镜:用于检查损坏元件的内部构造,以确定是否由EOS引起。

6. 常见EOS原因总结

电压或电流异常:电源问题导致超出正常范围。

静电放电损害:ESD事件致使元件受损。

设计上的不足:保护电路设计不充分或元件选择失误。

外界干扰因素:电磁干扰或环境问题引起设备异常。

测试过程失误:测试时产生过电压或过电流。

7. 改进措施

设计改进:引入保护电路,保障元件在安全区间运作。

测试强化:增设ESD测试、浪涌测试等稳定性检验。

环境优化:实施防静电措施,减少外界干扰。

培训与规范:提升设计及测试团队的EOS防护意识。

据调查,EOS的常见原因包括热插拔、电压过高、电源突波以及焊接错误。大多数损坏并非出现在器件制造阶段,而是在PCB/模组组装阶段(大约30%)或使用阶段(大约40%)。

总结:在分析EOS问题时,关键在于详细描述事件经过和提供量化数据,例如异常是如何被发现的?能否重现?使用场景是什么?突波可能的路径和能量大小,以及IC损坏的具体情况(封装/打线/芯片烧毁)等。(来源维科网)


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