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ESD引起集成电路损坏原理模式及实例

2020-04-23 15:41:26      点击:
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e.测试和传递中出现肖特基TTL电路(54S181、54S420)电性能异常,输入漏电增大。经解剖分析,在金相显微镜下观察芯片表面未发现任何电损伤痕迹,但在去除铝和SiO2后,在输入端的发射极接触孔内却发现了较轻的小坑,再用CP4溶液进行腐蚀后小坑变得更加明显。用“静电模拟器”进行模拟试验,出现的失效现象与它十分类似。可见这种失效是由ESD损伤引起,也可能是其它的轻度电损伤引起。

f.某仪表系统输入端使用的2N5179超高频晶体管多次发生失效,失效模式为放大系数降低,特别是在小电流下(例如Ic=100μA)的放大系数下降到大约为1左右,同时eb结出现较大反向漏电。解剖后,在金相显微镜下观察芯片表面,在eb极之间的铝条上有一个很小的变色区,它是由瞬间的电过应力(电浪涌)引起的过合金区,这种失效一般由静电放电引起,对于输入端为超高频小功率管基极的电子系统,输入端应设计输入保护网络,如果系统特性不允许增加保护网络,则必须采取防静电放电操作措施。

g.带有MOS电容器作为内补偿的运算放大器,在使用中常有失效,失效现象是输出电压在稍低于正电源电压下发生闭锁。经解剖分析证实,失效由MOS电容器出现大漏电引起,漏电电阻约为400Ω。因为作补偿的MOS电容器的一端直接与电路的外引线相连(V+端)。利用扫描电镜(SEM)观察,发现MOS 电容边缘明显有很小的击穿点,此特征表明失效由ESD损伤引起。

h.在一次系统装配完毕后的检查中,发现6只101A型双极运算放大器失效,失效模式是输入失调电压增大到40mV。用特性曲线图示仪测试管脚-管脚间特性,出现输入端特性异常。解剖后,利用金相显微镜观察芯片上的输入端,发现有飞弧状的电损伤痕迹,它是电瞬变引起的电过应力损伤,这种电瞬变可能是由 ESD引起。经调查,在印制板的电装工艺线上,用静电电压表检测印制板上的静电电压,在开路区域上电压达800V以上,特别是在空气干燥的冬季或进行高温烘烤时,印制板上的静电电压更高。