淺談EOS機理與防護

EOS英文全稱 Electrical Over Stress，是對所有的過度電性應力的總稱。當EOS超過其最大指定極限后，器件功能會減弱或損壞，同時EOS也是公認的IC器件的頭號殺手。由于它可能發(fā)生在產品的研發(fā)、測試乃至生產、存儲、運輸的各個環(huán)節(jié)，所以對廠商的電路設計，測試規(guī)范，生產流程以及物流中防護都有嚴格具體的要求，每年耗費整個半導體行業(yè)數十億美金的資金。更可恨的是，EOS的發(fā)生情況復雜，神出鬼沒，尋求一個完美的解決方案至今困擾著學術界和工業(yè)界。此文旨在分析EOS的成因，特點，破壞力，以及對于芯片廠商和系統(tǒng)設計人員的啟示。

EOS是一個非常廣的概念，物理上可以看成是一種較長時間的低電壓，大電流的能量脈沖(通常電壓500V，電流小于10A，納秒發(fā)生時間)，可以認定是EOS的一種特例。

Figure.1 EOS Versus ESD

Table.1 EOS與ESD對比

EOS成因很多，主要會出現在上下電瞬態(tài)過程，電流倒灌以及過度的電壓電流驅動(常說的過載)。通常造成的破壞都是由于器件過熱，損壞有三種類型。

Figure.2 PN節(jié)擊穿

Figure.3 金屬層熔斷

Figure.4 金屬打線熔斷

鑒于EOS的成因和特點，成熟的系統(tǒng)廠商通常采用如下的防護方式。建立和規(guī)范工作流程，進行常規(guī)的交流電源線監(jiān)控。

電源

√ 確保交流電源配備了瞬態(tài)電流抑制器(濾波器)

√ 電源過壓保護

√ 交流電源穩(wěn)壓器(可選)。

√ 電源時序控制器，可調整時序

√ 不共用濾波器和穩(wěn)壓器

工作流程

√ 將正確流程存檔。

√ 確保針對以下內容進行培訓并給出警示標志

電源開/關順序

√ 不可“熱插拔”

√ 正確的插入方向

√ 定期檢查以確保遵守相關規(guī)定

維護

√ 定期進行預防性維護。

√ 確保接頭良好緊固，以防止其帶來間歇性故障。

培訓

√ 確保對所有人員進行培訓并及時復習相關內容。

電路板或元件測試

√ 確保不進行熱切換。進行測試時使用存儲范圍捕獲信號或電源的瞬態(tài)電流。

√ 確保不出現峰值/低頻干擾。

√ 確保正確設置測試參數(不會過壓)。

√ 確保測試硬件中使用了正確的保險絲。

帝奧微電子經過總結多年的產品研發(fā)，以及客戶支持的經驗，在電路設計上做了很多ESD以及EOS芯片級防護措施創(chuàng)新。特別為國內某著名電視機供應商定制研發(fā)的DIO2113—2VRMS輸出語音線驅動，內部集成有效的EOS防護電路，給對方節(jié)省了系統(tǒng)成本的同時增加了可靠性。

Figure.5 DIO2113 EOS Protection Demonstration