作者:武曄卿 阻抗連續(xù)是一個(gè)廣義概念,它不僅僅指電學(xué)的電傳輸路徑、,也包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的力流路徑、風(fēng)道的通風(fēng)路徑等。其基本要求是路徑阻抗盡量保持一致,如果不得不有阻抗變換的情況,則須采取緩變過渡的設(shè)計(jì)形式(圖1)。 對(duì)于一個(gè)電路布線(圖2),如果出現(xiàn)了急性過渡,則在急性過渡的兩側(cè)各取一小段dx的長度,其阻抗分別為R和r,同樣材質(zhì)的情況下,根據(jù)電阻的計(jì)算公式R=ρ*L / S,截面積大的電阻小,因此細(xì)的一段阻抗大為R,粗的一段阻抗小為r。當(dāng)導(dǎo)線上通過電流I,則分別在R和r上產(chǎn)生熱量為PR=I2R,Pr=I2r,因此PR>;Pr,則兩段的發(fā)熱也不一樣,溫升也就會(huì)產(chǎn)生微小的差別,緊鄰的兩段導(dǎo)體,在溫度不同時(shí),將會(huì)在電場和溫升的雙重作用下,細(xì)端R段的導(dǎo)電載流子將會(huì)發(fā)生移動(dòng),而形成更多的空穴,載流子的減少導(dǎo)致電阻更加增大,于是形成一個(gè)R↑→PR↑→溫度T↑→載流子移動(dòng)→R↑ 這樣一個(gè)周而復(fù)始的正反饋過程,越來越加速,導(dǎo)致到現(xiàn)在過渡點(diǎn)的燒毀。電爐絲與電線接頭處的燒斷、PCB板上布線過流時(shí),并不是整條線全部燒毀,而是某一小段燒毀,均可形象的說明此問題。常見的一種失效現(xiàn)象,導(dǎo)線受到ESD損傷(圖3),在線纜上形成某個(gè)局部的損傷不能再導(dǎo)電,(圖3)中的橢圓,于是,在損傷點(diǎn)的兩側(cè)與損傷點(diǎn)之間,就形成了一個(gè)阻抗機(jī)型過渡的環(huán)境,最后在這個(gè)過渡點(diǎn)發(fā)生如上的反應(yīng)過程,最后在損傷處燒斷,燒斷后的表現(xiàn)現(xiàn)象為為過電應(yīng)力熱損傷(EOS,Electrical Over Stress),但其實(shí)質(zhì)為ESD(Electro-Static discharge)靜電損傷引起,常見的器件失效分析中,“疑似ESD損傷”的結(jié)論大都基于此。 在嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,結(jié)構(gòu)上的急性過渡,會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)應(yīng)力集中點(diǎn)(圖4),在力的傳遞過程中,在急性過渡點(diǎn)的兩側(cè),力流路徑的過渡,會(huì)將較寬一側(cè)的多余部分所受到的力,全部集中于過渡的部位,從而導(dǎo)致此處成為故障點(diǎn),在右側(cè)加一個(gè)向下壓的力時(shí),在過渡處最先出現(xiàn)裂紋斷開。 |