电子元器件的静电敏感性(ESD)
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2015年04月13日 12:48:46
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  据有关报道每年损坏的芯片有33%是由于静电原因造成的。还有很多元器件被静电所损伤,造成产品带病运行,降低使用寿命。此外,由于静电的作用还可能造成程序被改写,处理器运行出错,模拟器件采集到错误的信号,通讯出错等种种软故障。  一、电子元器件的ESD失效模式能量敏感器件的损坏是由于电流流过双极连接点,保护电阻器, 或金属氧化物半导体的保护晶体管。电压敏感器件的损坏是由于电压超过了栅极氧化层的击穿电压。

  据有关报道每年损坏的芯片有33%是由于静电原因造成的。还有很多元器件被静电所损伤,造成产品带病运行,降低使用寿命。此外,由于静电的作用还可能造成程序被改写,处理器运行出错,模拟器件采集到错误的信号,通讯出错等种种软故障。
  一、电子元器件的ESD失效模式能量敏感器件的损坏是由于电流流过双极连接点,保护电阻器, 或金属氧化物半导体的保护晶体管。电压敏感器件的损坏是由于电压超过了栅极氧化层的击穿电压。
  一般会有以下几种表现:
  键合丝、薄膜电阻、导电带被静电穿孔、熔断、宽度变窄。
  半导体PN结被击穿或在热作用下造成不同区域的混合,使得器件损坏或性能降低。
  击穿die,并进一步造成EOS(电过应力)损伤。
  如图所示为ADI提供的一个在扫描电镜下看到的集成电路被ESD损伤的照片。
  二、静电放电模型与等级目前国际上对电子元器件测试所使用的放电模型一般为人体模型敏感度模型(HBM)、带电器件敏感度模型(CDM)和机器敏感度模型(MM)。各种模型的定义如下:
  人体敏感度模型(HBM)依照由人体模型标准所作的模型,静电放电损坏来源于带电的人体。这个测试模型表示,放电从人体的指尖传到器件上的导电管脚。。
  机器敏感度模型(MM)机器模型的损害主要来源,是能量迅速地从一个带电的导电体传输到器件的导电管脚。在现实中,这个模型代表了物体之间的迅速放电,譬如带电的电路板装置,带电的电线或一个自动测试的传导手臂。
  带电器件敏感度模型(CDM)带电器件模型的损害主要来源,是能量从一个带电器件迅速地释放。静电放电完全与器件相关,但器件与地电位面的相对距离,却能影响实际的失效水平。该模型假定,当带电器件的导电管脚与具有较低的电位的导体表面接触时,会发生迅速放电。
  对于这3种放电模式,国际上有2套标准体系,一套是固态技术协会(JEDEC)颁布的,即下文中JESD系列的标准,一套是美国国家标准学会(ANSI)颁布的,即下文中ESD STM系列的标准。
  其中人体模式(HBM)的等级在JESD22-A114标准中定义为:
  小于: 250V到: 500V到: 1000V到: 2000V到: 4000V到: 大于等于人体模式在ESD STM5.1 标准中各等级定义与JESD22-A114一致。
  机器模式(MM)各等级在JESD22-A115标准中定义如下:
  小于: 从200V到: 大于机器模式(MM)各等级在ESD STM 5.2标准中 定义如下:
  小于: 100到: 200到: 大于等于带电器件模型(CDM)各等级在JESD22-C101-B标准中定义如下:
  小于: 200到: 500V到: 大于而带电器件模型在ESD STM5.3标准中定义为:
  小于: 125到: 250到: 500到: 1000到: 1500到: 大于等于三、哪些器件是静电敏感器件根据我国电子行业标准《SJ/T 10630-1995 电子元器件制造放静电技术要求》下列电子元器件属于静电敏感器件:
  各种集成电路、MOS管、晶体管、薄膜电阻、晶体振荡器、声表面波器件。
  需要说明的是对于薄膜电阻,受静电打击后,常不表现为开路,一般会造成阻值变小。但总体上一般不会超差。所以目前薄膜电阻不论是插件的还是表贴的,它的包装都不是防静电包装。因此对薄膜电阻的元件件本身可以不计较其静电敏感性。但是对于已经组装好的PCBA,则不论PCBA上是否有其他静电敏感器件,只要有薄膜电阻,则应对PCBA进行防静电包装。因为,受静电打击后的薄膜电阻,可能会使已经校准的电路出现偏差。

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