元器件的电过应力失效分析

作者：武晔卿

元器件的失效分析是一件让人挠头的事情。作为器件的使用工程师，对其内部的构造、工艺、材料特性并不是十分的了解，导致眼睁睁的瞅着一个案发现场，却无从查起。实际上，再狡猾的狐狸都会留下蛛丝马迹，再狡猾的猎物也斗不过好猎手。只要用心，即使只有大学三年级末的电子水平，一样可以分析出问题的成因来。本篇文章就是用器件EOS损伤为例来说明电应力对器件造成损伤的现象、成因、查找方法。

电损伤的应力分两种，一种是电压损伤（只有高压，很小电流，比较极端的电压损伤就是ESD静电损伤），一种是电流损伤（有过载大电流，一般会伴随着电压）。

纯粹的电压损伤，犹如针灸，把针烧热后穿刺穴位，刺穿的霎那，会有刺痛的感觉，但针抽出来后，静观皮肤，却无明显伤痕。但是在针刺附近用手使劲挤压肉皮，可能会有血滴渗出，器件损伤同理。其特征总结为：有损伤，但无明显外伤。若遇到器件已然故障，外观上却无任何特征，闻器件也无烧灼后的轻微焦糊味，则可首先怀疑是瞬间的高电压小电流损伤。当然，后续可辅助用测量端口特性阻抗曲线的方式进行深入分析，以确定具体损坏的是哪个管脚，坏到了什幺程度。

电流损伤则不然，电流损伤的本质是热损伤，电流本身并不会导致损坏，而是电流流过的路径上有电阻，电流流经电阻后产生热量Q=I2R，热量散发的速度赶不上热量产生的速度，温度就会逐步升高，以致于达到烧坏损伤的温度，就烧毁了。所以，电流损伤一定会有烧的痕迹，当然有的时候是在芯片的内部，这时候只能靠闻了。闻不到，用肉眼在外部又看不到，就不能简单粗暴的下结论说是电流损伤。

区别出电压损伤和电流损伤的意义在于，为我们指明了一个故障根源的路径。一部分电压损伤可能会来自于空间击穿，而电流损伤一般比较肯定是来自于导体，这样可以顺藤摸瓜，沿着导体摸下去，找到导电路径中可能的过电流应力来源就是了。

另外一个就是电流损伤还分两种，一种来自于瞬间的突发电流应力，一种来自于持续的电流应力。前者的故障现象是爆裂炸开的现象，后者是轻微裂开或变性的现象。就好像烤鸡翅，小火慢烤，外面不糊不焦，轻微泛黄变脆；大火烤翅，糊了吧唧，一块一块的糊斑。此处现象可意会不可言传，我想表达的意思您懂得。这个分析也可以帮助我们查找应力的来源。

以上总结，纯粹为个人经验推理所为，不够严谨，不求放之四海而皆准，参考者慎之慎之。