Ursachen von Electrical Overstress
Da Electrical Overstress eine Überschreitung der Absolute Maximum Ratings (AMR) eines Produkts darstellt, liegen die Ursachen von Electrical Overstress immer außerhalb des geschädigten Produkts. Wurde ein Schaden dagegen nicht durch Electrical Overstress verursacht, so bleiben als mögliche Ursachen nur noch eine Produktschwäche sowie fehlerhafte oder unvollständige Absolute Maximum Ratings (AMR*).
Die Ursachen von Electrical Overstress lassen sich in a) direkte und b) indirekte Ursachen einteilen. Zur ersteren Kategorie gehören alle elektrischen Überlastungen, welche auf eine Fehlbehandlung oder einen Fehlgebrauch des geschädigten Produkts zurückgeführt werden können. Zur letzteren Kategorie dagegen alle elektrischen Überlastungen, die auf indirektem Weg durch elektromagnetische Interferenz oder unkontrollierte elektrostatische Entladungen hervorgerufen werden.
Ausfälle durch Fehlbehandlung oder Fehlgebrauch
| Kategorie | Ursache |
|---|---|
| System Design | Unzureichende Wärmeabfuhr |
| Sättigung von Induktivitäten (Ferriten) | |
| Software-Fehler (z.B. undefinierte Zustände) | |
| Montage | Fehljustierung oder Fehlausrichtung (z.B. Rotation) von Lotpasten oder montierten Bauteilen (nicht-angeschlossene und damit undefinierte Bauteilpins, Leckströme durch Kriechstreckenverletzungen sowie Durchschläge und Kurzschlüsse) |
| Bauteil-Montage unter Spannung ("hot plugging") | |
| Tests | Fehlerhafte oder fehlerhaft interpretierte Normen |
| Fehlerhafte Handhabung zu testender Bauteile | |
| Instabile oder unvollständige Testprogramme (transiente Überspannungen, Überströme oder Überlastungen) | |
| Fehlerhafte oder fehlerhaft angewandte Testgeräte | |
| Fehlausrichtung (z.B. Rotation) zu testender Bauteile (nicht-angeschlossene und damit undefinierte Bauteilpins, Durchschläge und Kurzschlüsse) | |
| Einsetzen oder Kontaktierung von Bauteilen unter Spannung ("hot plugging") (fehlende voreilende Massepins) | |
| Schaltvorgänge unter Spannung ("hot switching") (unterschätzte Toleranzen von Schaltzeiten, Schalten geladener Kondensatoren) | |
| Anwendung | Unterbrochene oder kurzgeschlossene Versorgungsleitungen (undefinierte oder indirekte Spannungsversorgung sowie Überlastungen) |
| Falsche Einschaltreihenfolge der Versorgungsspannungen eines Bauteils (transiente Überspannngen, Überströme oder Überlastungen innerhalb oder zwischen ICs) | |
| Zufällige Einbrüche oder Ausfälle einer Versorgungsspannung (transiente Überspannungen, Überströme oder Überlastungen) | |
| Wackelkontakte mechanischer Komponenten z.B. von Steckern oder Potentiometern (transiente Überspannungen, Überströme oder Überlastungen) | |
| Überhitzung (Latch-up, beschleunigte Alterung oder Ausfall von Bauteilen durch thermische Instabilität) | |
| Fehlfunktion oder Ausfall benachbarter Bauteile (transiente Überspannungen, Überströme oder Überlastungen) |
Ausfälle durch elektromagnetische Interferenz
| Kategorie | Ursache |
|---|---|
| Langsame Spannungspulse |
Load Dump (z.B. in Kraftfahrzeuganwendungen) |
| Ungeregelte oder defekte Spannungsversorgungen | |
| Stoßströme | Schalten geladener Kondensatoren |
| Kurzschlüsse durch unzureichende elektrische Isolation (z.B. von Leitbahnen, Kabeln und Bauteilen) | |
| Schnelle Spannungspulse |
Ein- und Ausschalten von Versorgungsspannungen, Einlegen von Batterien |
| Masseversatz | |
| Induktive Schaltvorgänge (z.B. parasitäre Induktivitäten durch ungeeignete Leitbahnführung, fehlende oder ineffektive Snubber-Netzwerke) | |
| Induktion durch transiente magnetische Felder | |
| Signalreflexionen durch fehlangepasste Wellenleitungen | |
| HF und EMP | Ungeeignetes Leiterplattendesign (z.B. Masseschleifen, parasitäre Induktivitäten oder Antennen durch ungeeignete Leitbahnführung, ungeeignete Plazierung von Bauteilen, Signalreflexionen durch fehlangepasste Wellenleitungen) |
| Fehlende oder unzureichende Filter (z.B. fehlende, ungeeignete oder ungeeignet plazierte Entkopplungskondensatoren) | |
| Fehlende oder unzureichende Abschirmung (z.B. Kunststoffgehäuse) | |
| Störpulse | Hartes Schalten (z.B. von Schaltnetzteilen oder Motorsteuerungen) |
| Fehlende oder unzureichende Filter (z.B. fehlende, ungeeignete oder ungeeignet plazierte Entkopplungskondensatoren) |
Ausfälle durch unkontrollierte elektrostatische Entladung
| Kategorie | Ursache |
|---|---|
| Elektrostatische Aufladung |
Ungeeignete Arbeitsabläufe |
| Ungeeignete Materialien (z.B. Isolatoren) | |
| Ungeeignete Verpackungen | |
| Fehlende oder unzureichende Erdung | |
| Unkontrollierte Entladung |
Aufgeladenes Personal (z.B. fehlende, ungeeignete oder defekte Erdung) |
| Aufgeladene Gegenstände (z.B. fehlende, ungeeignete oder defekte Erdung) | |
| Aufgeladene Bauteile, Leiterplatten oder Systeme |