EOS與ESD是兩類并不少見的電氣故障類型，且隨著芯片用量的日益增長，出現頻次也越來越多。這兩類故障都因“電”而起，有一定共同點，因而比較容易混淆。今天創芯檢測就帶大家來具體認識這兩種故障類型，并結合案例，總結出防范的辦法。
故障概念明晰
EOS全稱電氣過應力（Electrical Over Stress），其表現方式是過壓或者過流產生大量的熱能，燒壞元器件內部。EOS可指所有的過度電型故障，也包括下面要介紹的ESD。
ESD全稱靜電放電（Electrical Static Discharge），特指因靜電造成的瞬時燒壞元器件的故障。我們知道靜電雖然持續時間極短，但卻可以產生巨大的電流和電壓，這足以破壞元器件的內部結構。按照定義，ESD本質上仍是電氣過應力故障，故而它可以看做EOS的特例。
故障表征與成因
EOS的概念核心是電氣過應力，超過限額的電流使得器件損壞，一般呈現功率升高、高強度的發熱、金屬線膨脹、造成元器件整體大面積的損壞，甚至包括塑料封裝燒毀。
能夠造成EOS的原因，有測試程序切換（熱切換）導致的瞬變電流/峰值/低頻干擾、電源(AC/DC) 干擾和過電壓、測試設計超過系統的承受上限、從其他裝置發送的脈沖、接地反彈等。
而ESD特指靜電所引起的過點損壞，持續時間要短得多，可以是幾皮秒到幾納秒，釋放的總能量有限，故而導致的經常是晶體管級別的損壞，深藏在元器件內部結構，總體可見性不強，確定故障點往往需要更復雜的開蓋測試等流程。
能夠導致ESD的原因，就是工作流程中可能生成靜電的環節，包括人對物料的接觸、摩擦起電、感應生電等。靜電積累到一定程度，就會引發放電現象，導致失效的發生。
故障案例呈現
案例一：某產品在用戶現場頻頻出現損壞，經過對返修單板進行分析，發現大部分返修單板均是某接口器件失效。對器件進行解剖后，在金相顯微鏡下觀察，發現EOS所導致的內部鋁線融化，該EOS能量較大。
金相顯微鏡圖像：可見明顯燒壞處
進一步分析和該鋁條相連的管腳電路應用，發現電路設計應用不當，沒有采用保護電路，在用戶現場帶電插拔產生的電浪涌導致該器件失效。該失效可通過模擬測試再現，判斷得以驗證。
針對這一案例，解決辦法是在用戶手冊中強調該產品不支持帶電插拔。而更長遠的預防措施，是在今后的設計中考慮用戶的使用習慣，增加防護電路，設計成可熱插拔的產品。
案例二：客戶一枚驅動器芯片上機后出現輸出不良情況，整批次僅此一顆出現失效，排查電路設計、焊接等方面均無異常，故失效原因可鎖定在這枚元器件本身上邊。
經電特性測試，證實存在短路問題，后經對樣品開封去層，發現其內部M1層有金屬線燒熔形貌，并確認是ESD造成這一損毀，并導致芯片整體輸出短路。
在芯片晶圓M1層可見燒熔點，而芯片其他部位均無形貌異常
針對這一案例，能做的是優化電路保護機制，注意防靜電措施。在特殊條件下，可以參考器件的ESD防控指標進行試驗，進一步確保整機產品具備完善的抗干擾能力。
故障總體預防
針對具體案例，改進和預防的措施已經給出。而要將兩類“因電而起”的故障從根源預防，則各有側重。
對于EOS，應在開發期明確產品的質量和可靠性要求。電信級、消費級等不同類型的產品，對可靠性的要求也不同，這包括對使用場景、客戶需求及返修率指標等方面做細致衡量，確定系統承受電壓與電流的極值。具體場景中，如客戶有熱插拔的使用習慣，就要相應設計EOS的保護電路，以防止浪涌造成過載損壞。
對于ESD，在電路設計層面應結合實際條件設置保護電路。生產方面，則要在SMT貼片等工作流程中消除靜電來源，例如使用絕緣手套、防靜電托盤等。
在實踐中，不少元器件燒毀的故障難以鑒別具體原因，這時就需要專業的檢測機構從故障形態、電路設計、操作流程等環節查明具體原因，明確是由EOS還是ESD所導致。不同的失效類型，我們會給出不同的改進建議。如您有失效鑒別方面的需求，歡迎致電創芯檢測全國熱線4008-655-800。
