- 測(cè)試電壓或電流超過(guò) datasheet所定之最大值扔水。
- 測(cè)試電壓不穩(wěn)造成 Over-voltage(過(guò)高電壓)
或 Over-current (過(guò)高電流) - NOISE導(dǎo)致 IC Latch up.
- 測(cè)試時(shí)IC方向誤放.
為防止****EOS****現(xiàn)象發(fā)生垮刹，而導(dǎo)致大電流與大電壓****Damage IC****稍味。建議采用如下措施：
- 測(cè)試電壓與測(cè)試電流都不應(yīng)超過(guò)datasheet的最大值.
- 應(yīng)保持測(cè)試時(shí)電壓穩(wěn)定嵌莉，避免產(chǎn)生Transient voltage偏壓而Damage
IC. - 各測(cè)試工具應(yīng)做如下要求：
(a). 于測(cè)試工具上刺下，在所有input pad至vss的路徑上坝初，加
3.3v Zener doide做穩(wěn)壓保護(hù)
(b). 于測(cè)試工具上唧席，在所有output pad至vdd的路徑上，加
diode做保護(hù)窒舟。
(c). 于測(cè)試工具上系忙，將接觸VSS pin之探針加長(zhǎng)，使得測(cè)試時(shí)保證VSS pad必先接地惠豺。
(d). 避免火線測(cè)試银还，在放上PCB前請(qǐng)先power
off，放妥PCB后洁墙，再power on進(jìn)行測(cè)試蛹疯；
而測(cè)試完后先power off再將PCB取下。 - 注意生產(chǎn)作業(yè)管制(機(jī)臺(tái)热监，焊烙鐵是否漏電)捺弦。
- 防止IC測(cè)試時(shí)腳位誤放。
查明造成半導(dǎo)體器件損壞的電過(guò)載(EOS)事件的根源是有難度的,而EOS事件出現(xiàn)無(wú)規(guī)律性時(shí)難度會(huì)更大孝扛。為闡明如何才能對(duì)EOS事件追根溯源,在此用一個(gè)實(shí)例說(shuō)明我們是如何幫助一位用戶辯認(rèn)兩種運(yùn)算放大器(op amps)的失效原因的列吼。
初步、檢查
第一種運(yùn)算放大器OP1遭到一個(gè)大型的EOS事件,其許多電路部件受到損壞苦始。第二種運(yùn)算放大器OP2的情形是EOS事件只損壞了一只薄膜電阻器寞钥。兩個(gè)運(yùn)算放大器都有一個(gè)或多個(gè)引腳無(wú)法進(jìn)行連續(xù)性測(cè)試—這是器件失效的第一個(gè)征兆。此外,OP1的其它幾個(gè)引腳呈現(xiàn)功能退化陌选。無(wú)論OP1還是OP2都通不過(guò)功能測(cè)試理郑。在運(yùn)行電測(cè)試后,我們打開(kāi)每一個(gè)運(yùn)算放大器的外封裝,對(duì)失效器件進(jìn)行了檢查,從外觀上將失效器件與有效器件進(jìn)行對(duì)比可幫確定失效位置蹄溉。
OP1運(yùn)算放大器呈現(xiàn)多處地方受損(圖1),損壞大部分與器件的輸出、負(fù)輸入和正電源引腳關(guān)聯(lián)香浩。運(yùn)算放大器輸出端上的保險(xiǎn)燒斷的金屬線路證明,運(yùn)算放大器在EOS事件出現(xiàn)時(shí)接到了大量的能量类缤。
相反,OP2器件沒(méi)顯示常規(guī)的EOS征兆---異常的金屬印跡和灼燒標(biāo)記。僅有一只電阻可疑,顯示顏色略有不同邻吭〔腿酰基于此點(diǎn)得出結(jié)論,EOS事件沒(méi)造成失效,可能是由NiCr電阻器遭氧化或侵蝕所致。但是,同一區(qū)域的其它電阻器沒(méi)顯示類似的色變跡象,圓片制造上的問(wèn)題不可能只對(duì)單一個(gè)電阻器造成了影響囱晴。此外我們還觀察到?jīng)]有其它腐蝕存在,也沒(méi)發(fā)現(xiàn)會(huì)把腐蝕性化學(xué)品帶給電阻器的鈍化氧化物缺陷膏蚓。經(jīng)分析我們發(fā)現(xiàn)是連接著OP2負(fù)輸入端的開(kāi)路電阻(圖3)造成了器件工作的不正常。當(dāng)這一電阻斷開(kāi)時(shí),它切斷了反饋通路并造成運(yùn)算放大器輸出擺高,不管施加的輸入信號(hào)如何變化都停留在高電位畸写。對(duì)損壞電阻進(jìn)行探查顯示,輸入端印跡正常,表示EOS事件沒(méi)有損壞運(yùn)算放大器輸入通路中的其它電路驮瞧。
對(duì)原因追根溯源
在知道了造成兩種失效的損壞之后,我們還得對(duì)原因進(jìn)行追根溯源。第一步是辨別EOS事件的原因,這涉及到從失效報(bào)告人處取得的信息枯芬。因?yàn)槲覀冃枰腊l(fā)生失效時(shí)哪些電路和線路板配置在使用,在最后一次得知部件正常工作的時(shí)刻測(cè)試條件是什么,以及在經(jīng)過(guò)部件功能正常情況下的最后一次測(cè)試或使用之后到底發(fā)生了什么樣的事件论笔。包含每一種運(yùn)算放大器的電路示意圖給出的運(yùn)算放大器與所有其它元件以及“外界”信號(hào)間的連接。
查看在每種運(yùn)算放大器上觀察到的損壞圖案,基于這些圖案以及對(duì)每種運(yùn)算放大器周邊電路元件的了解,獲到了有關(guān)EOS事件的來(lái)源和強(qiáng)度的信息,如通過(guò)大阻抗的外部信號(hào)過(guò)小可能成為EOS事件的能量供源千所。阻抗使電流量變小,具有某種保護(hù)功能狂魔。由電源及其它器件的引腳直接與運(yùn)算放大器相連雖會(huì)產(chǎn)生低阻抗,卻因而更容易向半導(dǎo)體器件傳導(dǎo)EOS能量。
含有OP1的電路將器件當(dāng)作一只一致性增益非反相放大器使用,其輸出與線路板上一根電纜導(dǎo)線連接淫痰。在這種結(jié)構(gòu)中,運(yùn)算放大器的輸出直接與其負(fù)輸入連接最楷。針對(duì)放大器的輸入信號(hào)直接與來(lái)自線路板電源的OP1正輸入連接。
基于我們的觀察以及運(yùn)算放大器的應(yīng)用,認(rèn)為發(fā)生損壞是因?yàn)閷?duì)運(yùn)算放大器的輸出腳施加了正電壓待错。OP1的局部示意圖(圖4)顯示出電流從運(yùn)算放大器的輸出腳流經(jīng)Q70及Q75到達(dá)V+線路的路徑籽孙。Q70是一個(gè)大的輸出晶體管,可以應(yīng)付EOS事件的功率,但Q75不能,正如我們?cè)赒75的基極-發(fā)射結(jié)處發(fā)現(xiàn)鋁“短路”所反映的一樣。這種小的晶體管在不短路的情況下是不能消掉EOS事件的大量能量的火俄。在電流達(dá)到臨界電平后,通向焊盤(bond pad)一端的金屬輸出線路燒斷,如圖2所示一大段線路燒壞犯建。燒掉如此大段的金屬線需要短時(shí)間內(nèi)的大電流脈沖(1~2A
)。
OP1還出現(xiàn)了其它損壞瓜客。當(dāng)金屬輸出線路斷開(kāi)時(shí),電流迅速降為0,電壓迅速增加胎挎。由于運(yùn)算放大器的輸出與其負(fù)輸入直接相接,因此在運(yùn)算放大器Input連接的周圍觀察到了由EOS電壓脈沖造成的損壞(圖1)。在我看來(lái),是EOS信號(hào)源的寄生電感造成了輸出電壓的迅速升高忆家。
看起來(lái)OP2比OP1損壞輕---僅有一個(gè)開(kāi)路NiCr電阻,這使得難于判斷引起器件失效的原因。電測(cè)試表明與NiCr電阻器相連的其它元件工作正常德迹。該電阻器連于焊盤和輸入級(jí)之間芽卿。對(duì)于由焊盤到負(fù)電源的正電壓存在一個(gè)最低擊穿路徑。如果電荷采取了不同的路徑,理應(yīng)出現(xiàn)其它電路損壞胳搞。由此,EOS能量脈沖必是進(jìn)入了負(fù)輸入引腳卸例。
最低電阻擊穿路徑存在于負(fù)輸入和負(fù)電源線之間,于是EOS電流便流經(jīng)了這條線路称杨。而由于除該電阻器以外我們沒(méi)看到金屬線或其它元件受損,因此得到結(jié)論,這一EOS事件只產(chǎn)生了少量的能量。還有,如果是慢脈沖理應(yīng)損壞NiCr電阻器的中心而非損壞全部電阻區(qū)域筷转。因此,我們認(rèn)定EOS事件的出現(xiàn)十分迅捷,有一個(gè)快速上升時(shí)間姑原。
尋查工作的下一步是通過(guò)試驗(yàn)試再現(xiàn)失效過(guò)程。我們對(duì)造成損壞的EOS事件類型進(jìn)行了某些假設(shè)呜舒。例如,假定測(cè)試導(dǎo)線能提供充足的電感量(~2mH)造成電壓尖峰,這樣在測(cè)試電路中就不用放置額外的電感了锭汛。我們還對(duì)電壓和電流水平、提供給電路的能量以及EOS事件的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行了一些猜測(cè)袭蝗。
對(duì)OP1器件進(jìn)行測(cè)試,我們用一臺(tái)Tektronix曲線跟蹤儀提供25V脈沖,持續(xù)時(shí)間范圍10~50ms唤殴。3英尺
的測(cè)試導(dǎo)線將曲線跟蹤儀連于DUT。在這些條件下,測(cè)試部件沒(méi)產(chǎn)生像我們?cè)贠P1器件中觀察到的那樣失效到腥。將電壓設(shè)定到350V朵逝、使用串聯(lián)電阻將峰值電流限制在2.5 A
進(jìn)行第二次嘗試,所產(chǎn)生的損壞與在OP1中見(jiàn)到的類似。脈沖不僅損壞了與OP1相同的電路區(qū)域,而且我們還觀察到對(duì)測(cè)試部件更為嚴(yán)重的損壞乡范。降低電壓水平或者串聯(lián)電阻增大可能會(huì)使損壞程度減小,但我們覺(jué)得我們已找到了損壞的原因,因此我們沒(méi)做進(jìn)一步的試驗(yàn)配名。
通過(guò)我們的測(cè)試結(jié)果,用戶找到了可能的失效原因---測(cè)試臺(tái)的非接地測(cè)試電纜存在失效。非接地電纜能充電到極高的電壓,且當(dāng)與線路板相連時(shí),它將放電到線路板電路中,損壞運(yùn)算放大器和其它元件晋辆。
增加更多能量
OP2的失效源顯得更難以查明渠脉。首先,我們?cè)跍y(cè)試器件上施加一電壓給負(fù)輸入并增大這一電壓直到運(yùn)算放大的輸入電阻器開(kāi)路。運(yùn)算放大器負(fù)輸入上的+17V信號(hào)造成了電阻器的燒毀,但這似乎與OP2中的失效電阻有所不同栈拖。
并非顯示整個(gè)電阻完全失效,測(cè)試器件中的電阻器顯示跨電阻有一條線连舍。我們決定施加更多的能量使電阻器完全燒斷,且快速施加能量以防電阻器熱損。
曲線跟蹤儀提供的脈沖太慢不能使整個(gè)電阻器迅速受熱,于是我們嘗試使用傳輸線脈沖(TLP)測(cè)試儀涩哟。這種類型的測(cè)試儀將一定長(zhǎng)度的同軸電纜充電至預(yù)置電壓,然后將電纜放電到DUT中索赏。TLP測(cè)試儀能產(chǎn)生一種上升時(shí)間小于2 ns、脈寬可變的矩形電流脈沖贴彼。當(dāng)我們給電纜充電充到250V時(shí),它產(chǎn)生了0.5A
的峰值電流,在55
ns內(nèi)燒壞了運(yùn)算放大器的電阻器潜腻。這種脈沖測(cè)試的結(jié)果與在OP2中所見(jiàn)到的損壞相吻合。
這一結(jié)果雖不意味著來(lái)自電纜組件的電量造成了部件的損壞,但它的確預(yù)示出,具有迅速上升時(shí)間的快速脈沖,以及約0.5A
的電流,會(huì)造成類似的損壞器仗。用戶進(jìn)一步的工作查到了一種可能誘因是緊挨著測(cè)板的示波器融涣。
用戶發(fā)現(xiàn)示波器輻射產(chǎn)生一種高能電場(chǎng),從而在近鄰部件上感應(yīng)電荷。當(dāng)技師們用測(cè)試儀器接觸線路板時(shí),產(chǎn)生了放電精钮。采取適當(dāng)?shù)钠帘问侄我迫ル姾?就消除了在測(cè)板運(yùn)算放大器的失效問(wèn)題威鹿。
