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ESD引起集成電路損壞原理模式及實例(2)
2012年03月27日 16:40 來源:本站整理 作者:秩名 我要評論(0)
后來采取了一系列防ESD措施,并將普通塑料盒改用導(dǎo)電塑料盒,這一失效現(xiàn)象就立即消失了。b.在電子設(shè)備的調(diào)試過程中,發(fā)現(xiàn)雙極集成電路中的單穩(wěn)電路和振蕩電路常出現(xiàn)失效,失效現(xiàn)象是單穩(wěn)電路已調(diào)整好了的單穩(wěn)時間常發(fā)生漂移;振蕩器已調(diào)好的振蕩頻率也常發(fā)生漂移。經(jīng)解剖分析,發(fā)現(xiàn)失效是由ESD損傷或電瞬變損傷引起。解剖后,用金相和掃描電鏡檢查芯片表面,在外接R.C的一端,管子eb結(jié)有很輕度的電損傷痕跡(有的樣品還無明顯損傷痕跡)。測試該端eb結(jié)反向特性已變壞,有較大反向漏電。由于它們是雙極型集成電路,所以在調(diào)試過程中并未采取防ESD損傷措施。但這兩種電路有一個共同特點,就是外接R、C的端子是晶體管的基極,并且該管的發(fā)射極又是直接接地的,無任何限流電阻。在機器調(diào)試時,要反復(fù)更換電容或電阻,將單穩(wěn)寬度和振蕩頻率調(diào)整到滿足機器所需值。調(diào)機時機器是接地的,當(dāng)更換R、C元件時,烙鐵和人體都要接觸該集成電路外接R、C的端子,如果人體帶靜電就會通過電路對地放電,并且放電回路只有一個發(fā)射極二極管,因此它們對ESD比較敏感。此外,如果烙鐵的接地不良或不當(dāng)。例如,烙鐵接的是交流地與機器不是同一地,兩個地線之間的電位差引起的放電也會損壞電路。所以,雙極電路中的單穩(wěn)和振蕩器也應(yīng)采取防ESD損傷措施,并且要特別注意烙鐵的接地狀況。c.航天產(chǎn)品上應(yīng)用的一種進口的“隔離放大器”,在測試和機器調(diào)試中常有失效,由于這種放大器是雙極型二次集成電路,說明書上只有功能方塊圖,無具體線路圖,所以使用者未采取任何防靜電的措施。失效模式為輸出端對地呈現(xiàn)低電阻或短路,經(jīng)解剖分析,發(fā)現(xiàn)每只電路內(nèi)部都有3只MOS電容器,其中有一只就是直接跨接在解調(diào)器的輸出與地之間。因此,該輸出端很怕靜電放電。由于使用者并不了解這一特殊情況,所以未采取防靜電措施,結(jié)果ESD損傷失效常有發(fā)生,經(jīng)濟損失很大。后來采取防靜電措施后,輸出對地短路的失效現(xiàn)象就消?d.某航天電子產(chǎn)品用肖特基TTL電路54LS10,在部件進行老練和測試后失效,失效模式為輸入端漏電流增大。經(jīng)分析表明,失效由ESD或電浪涌損傷引起。解剖分析后發(fā)現(xiàn)芯片表面無任何電損傷痕跡,也無任何工藝缺陷,經(jīng)過各項試驗證實,輸入漏電不是氧化層內(nèi)的鈉離子沾污,也不是芯片表面的潮氣和可動電荷沾污所引起。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查,失效的輸入端恰好是該部件的輸入端子,在測試和老練過程中該端子常與人體或設(shè)備的機殼相碰,且操作現(xiàn)場并未采取防ESD措施,所以判斷失效由ESD
損傷引起。此外,輸入端碰上有漏電的機殼也會引起類似失效。e.某星上用進口的軍用CCD(電荷耦合器件),在使用過程中不知不覺就失效,這不僅造成了重大經(jīng)濟損失,而且嚴重地影響了工作進行。經(jīng)調(diào)查與分析,判斷失效由ESD損傷引起。因為該CCD是超大規(guī)模集成電路,又屬于MOS型器件,它對ESD特別敏感。根據(jù)靜電敏感度,完全屬于靜電放電最敏感的器件之一,只要100伏的靜電壓,就可能損壞(與MOS單管相差不多,甚至還要敏感)。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查,工作間地板電阻率為1013~1014Ω/cm,它已不屬于防靜電地板(防靜電地板應(yīng)為106~108),工作人員采取了防ESD措施,仍然有靜電荷積累。全面地采取了防靜電措施,這一失效就得到了有效的控制。f.雙極運算放大器LF253在入廠檢收和二次篩選中均發(fā)現(xiàn)失效,失效比例大約5%。經(jīng)解剖分析發(fā)現(xiàn),補償端的鋁條上有一小區(qū)域內(nèi)有“變色”現(xiàn)象,這種變色點是由瞬變電過應(yīng)力引起的局部高溫造成,它可能是ESD損傷引起的,因為LF253是雙極型電路,使用者并未采取必要的防ESD損傷措施,所以ESD操作的可能性很大。利用“靜電模擬器”進行模擬試驗,發(fā)現(xiàn)補償端與正電源之間的損傷電壓僅有6KV而其他端可達5.0KV,可見,運算放大器也要采取必要的防靜電措施。
g.彩電高頻頭內(nèi)的MOS場效應(yīng)管常有失效發(fā)生。經(jīng)過解剖分析,發(fā)現(xiàn)芯片表面有很小的“絲狀”擊穿通路。這種失效是由ESD引起的,因為彩電熒光屏上有40~50KV的靜電電壓,如果不慎將這樣高的靜電壓通過天線引入高頻頭,就很容易引起MOS管失效。h.某廠生產(chǎn)的高頻晶體管3DG142在入廠檢驗和二次篩選中常有失效發(fā)生,失效模式是eb結(jié)漏電或短路。經(jīng)解剖分析,發(fā)現(xiàn)eb結(jié)有輕微的燒毀痕跡。由于這種管子是雙極器件,使用者未采取防靜電措施。但這種高頻晶體管是淺結(jié)器件,易受靜電放電損傷。例如,當(dāng)測試人員剛走進工作室在測試臺前坐下來時,人體上的靜電壓可能是比較高的,此時去拿晶體管進行測試就很可能引起ESD損傷。由于eb結(jié)的面積很小,并且是淺結(jié),所以損傷部位一般都是eb結(jié)(bc結(jié)不會損傷)。可見,對于高頻,特別是超高頻的小功率管,在使用過程中也應(yīng)適當(dāng)采取防靜電損傷措施。
本文導(dǎo)航
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