EOS驗(yàn)證與失效分析報(bào)告

1、（圖A，B）及SEM（圖 B, C）看到EOS的不良現(xiàn)象EOS驗(yàn)證與失效分析賴國(guó)印失效分析與終端品質(zhì)管理全球製造摘要FAE遇到元件失效時(shí)，若因無(wú)元件失效分析之能力，將失效元件送回廠商分析，但元件廠商的回覆報(bào)告有極大部分的失效原因?yàn)镋OS所導(dǎo)致， 造成時(shí)間和成本的浪費(fèi)。本文探討EOS之成因且對(duì)元件之失效分析應(yīng)執(zhí)行的驗(yàn)證及處理流程，透過(guò)案例研討，期有效幫助工程師判斷電子元件失效的原因是否為 EOS所造成，進(jìn)而找到根本原因 （Root Cause）。避免因EOS造成之失效元件送廠 商分析所產(chǎn)生的時(shí)間和成本的浪費(fèi)。.、八、-一.刖言EOS是Electrical Overstress的簡(jiǎn)稱，其造成電子元

2、件失效之原理如同過(guò)電流流過(guò)保險(xiǎn)絲產(chǎn)生熱能保險(xiǎn)絲燒斷為相同的道理。在大多數(shù)的失效案例中電子元件內(nèi)部電路與地（GND）或不同電位點(diǎn)之間形成短路，產(chǎn)生過(guò)電流而造成元件損壞為大多數(shù)電子元件失效的主要因素。此外有人會(huì)對(duì) EOS與ESD產(chǎn)生混淆，簡(jiǎn)言之，ESD也是EOS的一種，但因 ESD對(duì)電子元件的損害，其嚴(yán)重程度與能量大小有關(guān)。如果能量較小，可能只導(dǎo)致電子元件輕微的損壞影響其可靠度並未造成立即的功能不良，久性損壞甚至燒毀，就是如果能量較大，可導(dǎo)致電子元件被擊穿或形成過(guò)電流對(duì)元件形成永EOS如下圖，為利用光學(xué)顯微鏡(圖片來(lái)源:VOLTERRA Silicon Power Solutions-ESD/EO

3、S Differences)為何要做EOS驗(yàn)證根據(jù)電子元件業(yè)界常見(jiàn)的失效原因分析中，EOS佔(zhàn)了約47 %，如圖一所示。由此可知EOS對(duì)製造業(yè)產(chǎn)生品質(zhì)成本的影響相當(dāng)嚴(yán)重是所有電子元件失效原因之首。三.驗(yàn)證流程及方法為因應(yīng)EOS的問(wèn)題，本單位發(fā)展岀一套系統(tǒng)化的分析驗(yàn)證及處理流程能讓失效分析工程師在第一 時(shí)間澄清失效之電子元件是否EOS所造成，及時(shí)正確判斷不必將有 EOS問(wèn)題的電子元件送廠商分析而喪失尋找問(wèn)題根本原因及解決問(wèn)題之黃金時(shí)間。EOS驗(yàn)證流程:驗(yàn)證方法:1. 可使用Curve Tracer曲線追蹤儀（如圖2）來(lái)量測(cè)元件之 DC特性，如果經(jīng)由Curve Tracer檢查該元件之特性不符合原先

4、的元件之規(guī)格，則可初步判斷可能為EOS。urw l rucvi-叩 , 1 i!, ll I It Ul ； K*ll . j圖2曲線追蹤儀來(lái)驗(yàn)證2. 利用 Special ATE /Flying Probea.可依照元件規(guī)格製作 ATE測(cè)試治具（圖3）及測(cè)試程式（測(cè)試內(nèi)容包含 Open, Short , IC Diode&VCC, Boundary Sean or XOR Tree之量測(cè)）如同使用 Curve Tracer 判斷是否為 EOS之相同原理，取得該元件之 DC特性參數(shù)藉以進(jìn)行判斷是否為EOS圖3 ATE治具b. Flying Probe （ 圖 4）可依照元件規(guī)格製作Flyi n

5、g Probe測(cè)試夾邊治具，另取一片好的元件當(dāng)樣品製作Flyi ng Probe測(cè)試程式，（測(cè)試內(nèi)容包含 Open, Short ， IC Diode 對(duì)VCC量測(cè)）如同使用 Curve Tracer 判斷是否為EOS之相同原理，取得該元件之DC特性參數(shù)藉以進(jìn)行判斷是否為EOS圖4 ATE治具3. 考慮前各廠之設(shè)備並無(wú)Curve Tracer or Special ATE /Flying Probe時(shí)，可以利用示波器來(lái)量測(cè)元件之保護(hù)二極體特性曲線，此方法如同Curve Tracer判斷是否為EOS之相同原理，取得該元件之DC特性參數(shù)藉以進(jìn)行判斷是否為EOS接線示意圖如下所示X-Y植式利用訊號(hào)產(chǎn)

6、生器輸出正弦波，此時(shí)依據(jù)電子元件之規(guī)格找到需要量測(cè)之保護(hù)二極體後，依續(xù)將示波器的Ch1當(dāng)做X軸（二極體的偏壓），Ch2當(dāng)作丫軸（二極體的電流），按照是意圖之訊號(hào)線接 好後即可開始調(diào)整訊號(hào)產(chǎn)生器的DCoffset ，則可將二極體曲線呈現(xiàn)在示波器上。如果示波器上顯示的二極體曲線為橫線或縱線時(shí)，則可能此二極體已經(jīng)形成開路或短路，該元件之特性已不符合原先的元件之規(guī)格，則可初步判斷可能為EOS。上述方法對(duì)電子元件較不易損壞也較準(zhǔn)確，但礙於設(shè)備缺乏時(shí)或遇到非常緊急的事件時(shí)，也可利用電錶做初步驗(yàn)證動(dòng)作，但須注意電錶會(huì)有較不穩(wěn)的電壓或產(chǎn)生瞬間電壓，容易破壞元件內(nèi)部之電性特性，所以使用時(shí)需在電錶與元件之間加上5

7、0100 ohm的電阻來(lái)濾波使得降低電錶對(duì)元件的傷害。如下針對(duì)電錶的量測(cè)方法加以說(shuō)明:首先，針對(duì)元件使用電錶之 Ohm檔來(lái)量測(cè)各內(nèi)部電路對(duì)地 （GND） or對(duì)電源（VCC）之間的阻抗是 否正常（依據(jù)元件規(guī)格找岀IC的Pin assignment用電錶來(lái)量測(cè)元件本體之二極體值，再與功能不良IC的二極體量測(cè)值作比較。 ）另外也可利用電錶之二極體檔來(lái)量測(cè)VCC & GND之間的保護(hù)二極體是否短路或開路（正確的二極體值在0.7mv左右，當(dāng)然也要與好的元件做比較）圖四。如果其保護(hù)二極體不良，則較有可能是高電壓/電流擊穿保護(hù)二極體。原因?yàn)楫?dāng)逆向電壓增加到一定程度時(shí)，P-N二極體會(huì)變成導(dǎo)體，如再增加逆向電

8、壓會(huì)使二極體燒毀，如果不良Sample較少時(shí)仍然需使用Curve Tracer or 來(lái)檢測(cè)，防止因本身分析的問(wèn)題導(dǎo)致元件被壞而找不到真正原因，如下圖為二極體之符號(hào)及電錶量測(cè)方法。二極體符號(hào)圖5電錶量測(cè)二極體的示意圖如下為元件規(guī)格所列之保護(hù)二極體做為參考經(jīng)過(guò)怙對(duì)匕和乜林袴DUT、Im:Vcc的回覆報(bào)告是” EOS所造成元件損壞。（如圖6所示）圖6廠商分析結(jié)果為 EOS四案例研討案例無(wú)法開機(jī)（No Power）於中山廠測(cè)試 VOIP時(shí)發(fā)現(xiàn)無(wú)法開機(jī)（No Power）的情形，經(jīng)失效分析工程師針對(duì)無(wú)法開機(jī)的現(xiàn)象去量測(cè)Super I/O 訊號(hào)，其中發(fā)現(xiàn)Pin72輸岀電壓錯(cuò)誤 （NG為0.76V （Po

9、wer on source）OK輸岀電壓為 3V ），和pin67 輸岀電壓為 0V（Vcch），但正確為 5V）。經(jīng)過(guò)了一個(gè)月左右廠商經(jīng)FAE驗(yàn)證該元件後判定為元件本體不良所致，因此將元件送廠商分析,此問(wèn)題持續(xù)的發(fā)生（二至三個(gè)月），經(jīng)GFA協(xié)同Site FAE到生產(chǎn)區(qū)分析產(chǎn)線測(cè)試情況，其中發(fā)現(xiàn)功能測(cè)試站使用的測(cè)試治具為”Function BOX ” .然而Function Box內(nèi)部有一片 Power Board卻未做絕緣的防護(hù)（容易形成短路），同時(shí)發(fā)現(xiàn)Power Board旁有可移動(dòng)的錫渣。（如圖7所示）錫渣Power Board未絕緣保護(hù)Power Board 有絕緣圖7 Power B

10、oard未絕緣防護(hù)與錫渣因此研判是錫渣短路到Power board而形成開啟電源時(shí)產(chǎn)生瞬間異常電壓將電子元件（Super I/O）的電路擊穿導(dǎo)致元件內(nèi)部短路，（如下圖所示）經(jīng)模擬驗(yàn)證（將錫球短路Power Board，即可複製相同的不良現(xiàn)象）。由此案例可見(jiàn)，失效分析工程師並沒(méi)有及時(shí)分析EOS導(dǎo)致元件失效，廠商分析的時(shí)間過(guò)於攏長(zhǎng)錯(cuò)過(guò)了在第一時(shí)間找到根本原因，經(jīng)過(guò)此經(jīng)驗(yàn)來(lái)告訴我們失效分析工程師必須了解在第一時(shí)間澄清 失效之電子元件是否 EOS所造成的重要性，及時(shí)正確判斷不必將有 EOS問(wèn)題的電子元件送廠商分 析而喪失尋找問(wèn)題根本原因及解決問(wèn)題之黃金時(shí)間。五結(jié)論EOS驗(yàn)證流程是本公司失效分析工程師也針對(duì)各廠區(qū)/工廠失效分析工程師實(shí)施其主管之督導(dǎo)與要求實(shí)為成功的關(guān)鍵EOS可視