元器件ESD損傷失效類型

靜電吸附灰塵，改變線路間的阻抗，影響產(chǎn)品的功能與壽命，因電場或電流破壞元件的絕緣或?qū)w，使元件不能工作（完全破壞），因瞬間的電場或電流產(chǎn)生的熱，元件受傷，仍能工作，壽命降低。

01元器件ESD損傷失效類型

突發(fā)性失效：

突發(fā)性失效也稱硬失效，硬損傷。是指元器件的一個或多個電氣參數(shù)突發(fā)劣化，完全失去規(guī)定功能的一種失效模式。通常表現(xiàn)為電子元器件自身短路、開路、功能喪失或電氣參數(shù)嚴重漂移等。

具體現(xiàn)象表現(xiàn)為：一種是與電壓相關(guān)的失效，如介質(zhì)擊穿，PN結(jié)方向漏電流增大等；另一種是與功率有關(guān)的失效，如燒毀、熔斷等。這都使器件的電路遭到永久性損壞，可以在產(chǎn)品測試階段發(fā)現(xiàn)。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料表明，在受靜電損傷的半導體器件中，突發(fā)性完全失效約占失效總數(shù)的10%以上。

潛在性緩慢失效：

如果帶電體所帶靜電位或存儲的靜電能量較低，或ESD放電回路中有限流電阻存在，那么，一次靜電放電脈沖可能不足以引起電子元器件的突發(fā)性失效，但強靜電場電離絕緣層，會在元器件內(nèi)部造成輕微損傷，這種損傷又是累積性的；隨著ESD脈沖次數(shù)的增加，器件的閥值電壓會逐漸下降，使元器件的電參數(shù)逐漸劣化，這類失效稱為潛在失效。潛在失效往往表現(xiàn)為器件的使用壽命縮短，或者一個本來不會使器件損傷的小脈沖卻使器件失效。這種失效事先難以檢測，造成難以被人們發(fā)現(xiàn)的“軟擊穿”現(xiàn)象，給產(chǎn)品留下潛在的隱患，直接影響電子產(chǎn)品的質(zhì)量、壽命、可靠性和經(jīng)濟性。據(jù)統(tǒng)計：潛在性失效占電子元件ESD失效總數(shù)的90%。

翻轉(zhuǎn)失效：

翻轉(zhuǎn)失效是指某些邏輯電路在正常運行中使原來記憶狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。這種失效通常表現(xiàn)為信息的丟失或功能暫時變化，沒有明顯的硬損傷發(fā)生，且在ESD發(fā)生后、或重新輸入信息、或重新啟動設備能自動恢復正常的運行。

翻轉(zhuǎn)失效的根本原因在于ESD的電磁輻射，確切地說是由于ESD尖峰電流產(chǎn)生的電氣噪聲造成的。ESD干擾可通過傳導或者輻射等耦合路徑進入到電子設備中。在ESD的近場區(qū)，主要取決于ESD源和接收機阻抗的容性耦合、感性耦合。在遠場區(qū)，取決于電磁場耦合。

翻轉(zhuǎn)失效主要表現(xiàn)：

程序破碎區(qū)的位翻轉(zhuǎn)，引起程序＂跑飛"或者＂死機"。

數(shù)據(jù)存儲區(qū)的位翻轉(zhuǎn)，造成關(guān)鍵變量的翻轉(zhuǎn)，引起功能邏輯的絮亂，比如中途突出循環(huán)程序，錯誤執(zhí)行條件等。

外設控制寄存器的功能中斷，引起外設配置狀態(tài)變換，造成模塊間數(shù)據(jù)通信異常。

中斷控制器寄存器的功能中斷，引起意外中斷的發(fā)生導致程序的異常執(zhí)行。

程序的位翻轉(zhuǎn)，引起程序的異常執(zhí)行。

JATAG邏輯的功能中斷，導致整個DSP的復位或死機。

如果ESD干擾在電子線路中產(chǎn)生感應電壓或電流超過了電平信號，設備正常工作程序?qū)l(fā)生翻轉(zhuǎn)。在高阻抗電路中，信號是電壓電平，容性耦合占主要成分，ESD感應電壓是主要干擾源；在低阻抗電路中，信號是電流信號，感性耦合占主要成分，ESD感應電流是主要干擾源。

翻轉(zhuǎn)失效通常會導致通信系統(tǒng)故障，畫面顯示異常、系統(tǒng)復位、時鐘信號抖動、射頻電路部分失效等現(xiàn)象。

02ESD損傷的特征

隱蔽性：人體不能感知靜電，除非是發(fā)生了靜電放電，但是發(fā)生靜電放電，人體也不一定能有電擊的感覺。這是因為人體感知的靜電放電電壓為2-3Kv

隨機性： 電子元件什么情況下會遭受靜電破壞呢？可以這么說，從一個元件生產(chǎn)后一直到它損壞前所有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產(chǎn)生也具有隨機性。由于靜電的產(chǎn)生和放電都是瞬間發(fā)生的，極難預測和防護。

復雜性：因電子產(chǎn)品的精細，微小的結(jié)構(gòu)特點而費時、費事、費錢，要求較復雜的技術(shù)往往需要使用掃描電鏡等精密儀器，即使如此有些靜電損傷現(xiàn)象也難以與其他原因造成的損傷加以區(qū)別，使人們誤把靜電損傷失效當做是其他失效。

潛伏性：有些電子元器件受到靜電損傷后，性能沒有明顯的下降，但是多次累加放電會給器件造成內(nèi)傷而形成隱患，而且增加了器件對靜電的敏感性 ，已經(jīng)產(chǎn)生的問題沒有任何方法可治愈。

03過度電性應力（Electrical Over Stress）

是指所有的過度電性應力。當外界電流和電壓超過器件的最大規(guī)范條件時，器件會損傷或者直接損壞，EOS通常產(chǎn)生于如下方面：

電源AC/DC干擾、電源噪聲和過電壓

電路切換導致的瞬變電流/峰值/低頻干擾，其持續(xù)時間可能達到幾微秒或者幾毫秒。

程序開關(guān)引起的瞬態(tài)/毛刺/短時脈沖干擾

不恰當?shù)墓ぷ髁鞒?、工作步驟。

雷擊浪涌干擾

閃電

04 EOS&ESD差異對比表

直接轉(zhuǎn)載來源：8號線攻城獅。