
什么是ESD?ESD基本知識
ESD釋義:
ESD全稱是Electro-Static discharge,其中?意思是“靜電放電”。是指具有不同靜電荷電位的物體相互靠近或直接接觸引起的電荷轉移。簡單說就是電荷瞬間從?個物體移到另?個物體上,形成?個電荷轉移的過程的現象,即具有不同靜電電勢(電位差)的物體或表?之間的靜電電荷轉移,就是靜電放電。在EMC領域我們習慣上稱之為靜電放電抗擾度試驗,具體可參閱國際標準IEC-61000-4-2/GBT 17626.2。其中分接觸放電和電磁場擊穿介質放電。
ESD實例:
(1)在雷?天?產?的閃電,因為空?中有些塵埃粒?等所累積的正電與?地的負電相遇所產?放電的現象。
(2)在?燥天?時,你觸摸另?個?產?的電擊感覺。
(3)在鋪有地毯的地板上??后,?接觸?屬門把?產?的電擊。
(4)在冬天梳頭發時,或者脫??時產?的電?花現象。
ESD產?原理:
具有不同靜電荷電位的物體由于直接接觸或靜電感應所引起的物體之間靜電電荷的轉移。通常指在靜電場的能量達到?定程度之后,擊穿其間介質?進?放電的現象。
電荷的概念:
電荷是物質、原?或電?等所帶的電的量。單位是庫侖(記號為C)。我們常將“帶電粒?”稱為電荷,但電荷本?并
?“粒?”,只是我們常將它想像成粒?以?便描述。電荷只是量度?已,(世界上每樣東西都帶電荷,只是它本?由于帶兩種?正?負,且數量均等的電荷,才相互抵消。)
分?:保持物質化學性質的?種微粒;
原?:化學變化中的最?微粒,原?中?的原?核有質?和中?,環繞原?核運轉的是電?;
電?:具有最?電量的質量最?的粒?(現在有分數電量之說);
離?:以帶正電(正離?)或負電(負離?)的原?或分?形態存在。
單晶體:按照?定規則的原?序列構成的晶體;
多晶體:?的單晶體的集合;
晶體:由反映晶體特征的基本單元在三維空間堆積?成的。把基本單元叫做晶胞;
質?數?=電?數? =〉電中性
質?數?>電?數? =〉正電性
質?數?<;電?數? =〉負電性
同性電荷相斥,異性電荷相吸,并且導體上的電荷是可移動的,?絕緣體上的電荷是不可移動的,這就意味著絕緣體上的電荷是不能通過接地來中和的。
靜電的產?:
靜電產?的兩種途徑,靜電是?種靜?的電荷,是電?不均勻分布的結果,主要是摩擦產?,其他像電場誘發,直接充電等,即摩擦起電與感應起電。
影響電荷量的因素:
摩擦電荷的極性與強度是由摩擦電序列決定,濕度愈?,靜電愈低。55%濕度的靜電產?量約為10%濕度的5-20%。其中還與電荷產?的速度;摩擦起電的相對位置;接觸緊密程度;摩擦系數;分離速度.放電速度:材料的電導率;相對濕度;表??汽分布;再接觸的速度等甚?是還伴隨?些不確定因素有關系。
1. 摩擦起電
a)當兩種不同性質的材料(?少其中?個為絕緣體)接觸和分離,電荷從?種材料轉移到另?種材料。
b)得到電荷的材料呈負電性,反之亦然。
c )產?電荷的類型與兩種材料的相對位置有關。
任何兩種材料摩擦后電極性都是可以判斷的,在摩擦起電過程中,兩者的距離越遠,則各?產?的電荷越多。
2. 感應起電
a) ?接觸的?法
b) 當導電材料充分接近時,來源于某靜電源的靜電場將引起該導電材料表?的電荷分離。
ESD靜電放電模型:
(1)HBM ?體放電模型(Human-Body Model, HBM)
?體模型(Human Body Model - HBM),HMB是ESD模型中建?最早和最主要的模型之?。
HBM是傳統的測試模式,定義在?業標準 (MIL-STD-883x)中。?體上帶電,特別在?燥的冬天,常會接觸如門把?時便會有被電到的感覺。這是?體活動的結果,靜電荷積聚在?體上,當我們去接觸芯?時,?體上的靜電就經由IC的pin腳進?芯?內部,然后經由IC放電到地。(不只在接觸PIN時才會發?,因為封裝IC的表?就存在靜電荷,接觸包裝表?也會發?。)放電過程在瞬間發?,?概?納秒內將IC組件燒毀。
(2)MM 機器放電模型 (Machine Model, MM)
機器放電模式,也就是將?體換成了機器設備,主體部分的改變,使得測試模式的改變。在這情況下,指靜電電荷積累在機器設備上,當接觸到IC進對芯?放電,并因此毀壞了電路。機器放電模式,?業標準EIAJ-IC-121 method20。MM 測試電路與HBM相似,數值改變如,電容值為200pf,充電電壓500V,充電電阻100Mohms,放電部分加>500nH電感(電感量與電流?關,感抗XL=2πfL,f為頻率)。因為絕?部分機器是?屬的,等效電阻極?,導致瞬時放電電流巨?(?安培)。機器模型因在?本得到?泛應?,也叫?本模型。與家具模型不同的是它主要由200pf電容串?常低的電阻
(<10Ω)代替通常串聯的電阻構成。機器模型的典型代表如帶電絕緣的機器??臂、車輛、絕緣導體等。機器模型放電的波形與預料的家具模型波形相似,不同的是帶電電容較?。典型的機器模型對?電阻(<10Ω)放電的波形, 峰值電流可達?百安培,持續時間(決定于放電通路的電感)為?百納。
(3)CDM 組件充電模式 (Charged-Device Model, CDM)
這種模式下,電荷積聚在IC本?,可能是因為與PIN摩擦,或者是接觸到其他物體的靜電電荷,使本?帶電。再通過直接接地或間接接地進?放電,?形成的?種放電現象。此類現象的模擬?分困難,是因為導致放電的組件差異所造成的。這種現象表明IC可能在?產過程中受損,?如IC在傳輸過程中帶電,在安裝到電路板上時接地?損壞。有時也可能在測試過程中受到損壞。CDM等效電路因情況的不同?多種多樣。因為封裝很?,所以電容和電感值都很?,?約5pf 和10nH。CDM的放電時間很短,電流能在1ns時間內沖到15安培的?峰,因此這種現象更容易對IC造成損傷。CDM與HBM沒有相互關連性,成功的CDM測試不能預?器件?HBM會發?什么情況!
(4)其它FIM/IEC/E-Gun 電磁場感應模式 (Field-Induced Model, FIM)
此類模式與CDM相似,只是IC帶電?式不同。這種模式是IC在電場環境中,因感應?使本?帶電,放電模式與CDM類擬。這種模式?業標準(JESD22-C101),詳情請閱讀相關標準。