ESD和浪涌造成電子元器件故障的癥狀

如果電子器件遭到破壞，且如果能發(fā)現(xiàn)燒灼痕跡等明顯的故障癥狀，則通常需要分析硅芯或電子元件。通過此類檢查，應該能夠找出破壞事件的根本原因。最后應總結出損壞是由ESD放電造成，還是由更大規(guī)模的浪涌事件造成，亦或者由超出規(guī)定限制的過大熱應力造成。為此，有必要對標準浪涌信號的最重要關鍵參數(shù)進行簡單比較。

表6列出了用于直接比較的不同浪涌測試標準的關鍵參數(shù)。對于8kV ESD放電，IEC 61000-4-2事件的上升時間非常短，峰值電流高達30A。但脈沖能量不是非常高，約為16uJ。人體模型(HBM) [17]脈沖攜帶的能量更少，峰值電流更低，且上升時間更慢。相比之下，由于脈沖持續(xù)時間長且浪涌發(fā)生器輸出電阻低，因此IEC 61000-4-2的8/20μs測試脈沖攜帶的能量比IEC 61000-4-2事件多30倍。就脈沖能量和上升時間而言，100ns TLP脈沖與IEC 61000-4-2脈沖類似，而超快TLP的能量甚至更低。峰值電流為15A的脈沖對應大約3.5mJ。

注：不同的脈沖的能量在表6中已列出。

圖63清晰地展示了IC芯片上的ESD損壞情形。受損面積非常小，然而絕緣層和柵氧化層可能已降解并遭到破壞。泄漏電流可導致功能故障。

圖64提供了ESD損壞的另一個示例。圖中顯示，由于浪涌事件，有一個可見的小洞燒到了晶體內部。

圖65中顯示的損壞是由IEC 61000-4-5穩(wěn)健性測試造成的燒灼痕跡。將發(fā)生器的充電電壓設為42V，并向邏輯緩沖器的芯片發(fā)射8/20μs的浪涌脈沖。該測試采用約20A的峰值電流，發(fā)生器輸出電阻為2Ω。與ESD放電相比，燒灼面積更大；金屬連接完全被燒毀。

圖66是EOS（電氣過壓）故障癥狀的一個示例。由于超過器件的功耗或最大電流限值導致熱應力過大，會造成此類損壞。晶體上的損壞十分嚴重，燒灼區(qū)域相對較大。有時EOS損壞會造成封裝破損和碳化。如果遇到高電流，通常會觀察到接合線熔合的情況。

該文來源于Nexperia的《ESD應用手冊》第七章。