靜電放電防護(hù)

1、靜電放電（ESD ）防護(hù)簡(jiǎn)述2015.9.30一、靜電的產(chǎn)生靜電放電是一種客觀的自然現(xiàn)象，產(chǎn)生的方式有：摩擦起電、離子濺射（單一極性）、 接觸充電、感應(yīng)或極化，及其他如：剝離，破裂，點(diǎn)解，壓電，熱電等。人體自身的動(dòng)作或其他物體的接觸，分離，摩擦或感應(yīng)等因素，可以產(chǎn)生幾千伏甚至上 萬(wàn)伏的靜電。靜電在多個(gè)領(lǐng)域造成嚴(yán)重危害，摩擦起電和人體靜電是電子工業(yè)中的兩大危害。1、摩擦起電哪里有移動(dòng)，哪里就有靜電。人的走動(dòng)，物料周轉(zhuǎn)，甚至是空氣、水流動(dòng)，都會(huì)產(chǎn)生摩 擦靜電。當(dāng)液體、固體和氣體顆粒接觸又分離，起電量受“接觸緊密度” “分離速度”，“摩擦運(yùn) 動(dòng)”的影響。摩擦起電序列玻璃八+（失電子）1 -（得電子）

2、尼龍羊毛絲綢紙張聚亞氨脂棉花木材硬橡膠聚酯薄膜丙烯酸聚酯鐵氟龍2、接觸充電帶電物體通過(guò)接觸將電荷傳導(dǎo)給未帶電物體。帶電絕緣體僅能從較小面積釋放電荷，而 帶電導(dǎo)體能釋放大量電荷給另一導(dǎo)體。二、靜電放電模型因ESD產(chǎn)生的原因及其對(duì)集成電路放電的方式不同，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，ESD放電模型分四類(lèi): 人體放電模式、機(jī)器放電模式、組件充電模式、電場(chǎng)感應(yīng)模式。1、人體放電模式（Human-Body Model,HBM）人體放電模式（HBM）的ESD是指因人體在地上走動(dòng)摩擦或其它因素在人體上已累積 了靜電，當(dāng)此人去觸碰到IC時(shí)，人體上的靜電便會(huì)經(jīng)由IC的腳（pin）而進(jìn)入IC內(nèi)，再經(jīng) 由IC放電到地去。此放電的過(guò)程會(huì)

3、在短到幾百毫秒（ns）的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生數(shù)安培的瞬間放電 電流。此電流會(huì)把IC內(nèi)的組件給燒毀，對(duì)于一般商用IC的2-KV ESD放電電壓而言，其瞬間 放電電流的尖峰值大約是1.33A。有關(guān)于HBM的ESD已有工業(yè)測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)，表是國(guó)際電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（EIA/JEDEC STANDARD） 對(duì)人體放電模式制定的測(cè)試規(guī)范（EIA/JESD22-A114-A）classVoltage Range0250V1A250 to 500V1B500 to 1000V1C1000 to 2000V22000 to 4000V3A4000 to 8000V3BN8000V2、機(jī)器放電模式（Machine Model,MM

4、）機(jī)器放電模式（MM）的ESD是指機(jī)器（例如機(jī)械手臂）本身累積了靜電，當(dāng)此機(jī)器去 觸碰到IC時(shí)，該靜電便經(jīng)由IC的pin放電。因?yàn)闄C(jī)器是金屬，其等效電阻為0歐姆，其等 效電容為200pF。由于機(jī)器放電模式的等效電阻為0，故其放電的過(guò)程更短，在幾毫微秒到 幾十毫微秒之內(nèi)會(huì)有數(shù)安培的瞬間放電電流產(chǎn)生。此機(jī)器放電模式工業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為EIAJ-IC-121 method20，如下表。CLASSSTRESS LEVELSM00-50VM150-100VM2100-200VM3200-400VM4400-800VM5N800V3、組件充電模式（Charged-Device Model,CDM）此放電模式是指

5、IC先因摩擦或其它因素而在IC內(nèi)部累積了靜電，但在靜電累積的過(guò)程 中IC并未損傷。此帶有靜電的IC在處理過(guò)程中，當(dāng)其pin去碰觸到接地面時(shí)，IC內(nèi)部的靜 電便會(huì)經(jīng)由pin自IC內(nèi)部流出來(lái)，而造成了放電的現(xiàn)象。此種模式的放電時(shí)間更短，僅約 幾毫微秒之內(nèi)，而且放電現(xiàn)象更難以真實(shí)的被模擬。CLASSVoltage RangeC1125VC2125 to 250VC3250 to 500VC4500 to 1000VC51000 to 1500VC61500 to 2000VC7N2000VCDM模式ESD可能發(fā)生的情形顯示：（1）IC自IC管中滑出后，帶電的IC腳接觸到地面而形成放電現(xiàn)象；（2）IC

6、自IC管中滑出后，IC腳朝上，但經(jīng)由接地的金屬工具而放電。IC內(nèi)部累積的靜電會(huì)因IC組件本身對(duì)地的等效電容而變，IC擺放角度與位置以及IC所 用包裝型式都會(huì)造成不同的等效電容。此電容值會(huì)導(dǎo)致不同的靜電電量累積于IC內(nèi)部。在三種靜電放電模式中，CDM的損害最大，前期工廠主要對(duì)人體進(jìn)行靜電防護(hù)（HBM）， 現(xiàn)在應(yīng)該轉(zhuǎn)移到對(duì)來(lái)料、轉(zhuǎn)運(yùn)、出貨等的包裝方式上來(lái)，首要關(guān)注重點(diǎn)在CDM上，其次對(duì) 測(cè)試環(huán)節(jié)使用的設(shè)備、烙鐵的管理控制（MM）。高靜電敏感器件失效原因中，ESD/EOS排首位，占59%的比例。而是ESD還是EOS，可 以進(jìn)行區(qū)分，但需要進(jìn)行一系列極端實(shí)驗(yàn)，成本高，一般不采用ESD問(wèn)題集中體現(xiàn)為晶體

7、 管損傷，EOS問(wèn)題集中體現(xiàn)在電路過(guò)載。ESD損害的特點(diǎn)：隱蔽性（不可視性）、潛在性和累積性、隨機(jī)性、復(fù)雜性。對(duì)靜電累 積進(jìn)行排查，需要借助ESD相關(guān)設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)提取用于分析，并確認(rèn)防護(hù)重點(diǎn)。三、靜電控制和防護(hù)措施1、ESD防護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成“硬件”系統(tǒng)：防靜電裝備、防靜電材料、測(cè)試檢測(cè)儀器設(shè)備“軟件”系統(tǒng)：組織體系、規(guī)范制度、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、培訓(xùn)考核、內(nèi)審檢查ESD S20.20對(duì)ESD防護(hù)系統(tǒng)的劃分2、靜電防護(hù)的基本技術(shù)手段生產(chǎn)過(guò)程中靜電防護(hù)的主要措施為：等電位連接、接地、靜電中和、靜電屏蔽、增濕、 材料控制、人體靜電控制、設(shè)計(jì)ESD保護(hù)等。等電位連接原理：讓可能接觸敏感器件的表面處于等電勢(shì)，避免

8、靜電放電發(fā)生。做法：所有可能接觸器件的物體使用并聯(lián)連接(共同連接點(diǎn))。接地基本原理：將靜電通過(guò)接地線或接地裝置傳導(dǎo)泄放到大地。接地類(lèi)型：硬接地：直接接地或通過(guò)低阻抗同大地相連；軟接地：通過(guò)足夠的阻抗接地， 從而把電流限制在人體安全范圍(一般為5mA)下。接地要求：儀器、金屬體等必須連接到公共接地點(diǎn)上；接地線應(yīng)采用黃綠色或黃色線; 鱷魚(yú)夾接地是不能被采用的；電批、電烙鐵必須加強(qiáng)接地。原理：將產(chǎn)生的靜電通過(guò)接地線泄放到大地，避免靜電累積，從而避免靜電放電。做法：在工廠建立靜電接地系統(tǒng)，使用導(dǎo)電和耗散材料，硬接地與軟接地并用，硬接地 電阻需小于1歐姆，軟接地電阻需小于1*109歐姆。靜電接地兩種做法：?jiǎn)为?dú)連線接地、設(shè)備安全保護(hù)