ESD的產(chǎn)生原理及防護(hù)

1、主要內(nèi)容ESD的產(chǎn)生原理幾種常見的ESD模型ESD的防護(hù)ESD防護(hù)器件的擺放ESD的產(chǎn)生原理ESD：Electrostatic Discharge，即是靜電放電通過摩擦使得A物體的電荷移動，從而A帶有靜電；A周邊的電磁場發(fā)生改變，導(dǎo)致A帶有靜電；當(dāng)A接觸B時，A的靜電流入B。ESD的放電過程很短，一般是ns級別，但是放電瞬間會產(chǎn)生很高的電流幾種常見的ESD模型人體放電模型人體放電模型(Human-Body Model, HBM)機(jī)器放電模型機(jī)器放電模型(Machine Model, MM)元件充電模型元件充電模型(Charged-Device Model, CDM)電場感應(yīng)模型電場感應(yīng)模型(F

2、ield-Induced Model, FIM)幾種常見的ESD模型人體放電模型(Human-Body Model, HBM)人體放電模型(HBM)的ESD是指人體在地上走動摩擦或其他因素在人體上累積了靜電，當(dāng)此人去觸碰IC時，人體上的靜電便經(jīng)由IC的pin腳進(jìn)入IC內(nèi)部，再經(jīng)由IC內(nèi)部放電到地。放電過程會在幾百ns的時間內(nèi)產(chǎn)生數(shù)安培的瞬間放電電流，此電流可能會把IC內(nèi)的元件給燒毀。幾種常見的ESD模型人體放電模型(Human-Body Model, HBM)幾種常見的ESD模型人體放電模型(Human-Body Model, HBM)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MIL-STD-883C method 3015

3、.7 中HBM的等效線路圖，其中人體的等效電容定義為100pF,人體的等效放電電阻定義為1.5kohm幾種常見的ESD模型機(jī)器放電模型(Machine Model, MM)機(jī)器放電模型的ESD是指機(jī)器本身也積累了靜電，當(dāng)此機(jī)器去觸碰IC時，靜電便經(jīng)由IC的pin腳放電。機(jī)器放電的放電過程時間更短，在幾十ns的時間內(nèi)會有數(shù)安培的瞬間放電電流產(chǎn)生。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) EIAJ-IC-121 method 20 中MM的等效電路圖，其中機(jī)器的等效電容定義為200pF，機(jī)器的等效放電電阻為0ohm幾種常見的ESD模型機(jī)器放電模型(Machine Model, MM)人體放電模型2kV和機(jī)器放電模型200V的放電

4、電流比較圖幾種常見的ESD模型機(jī)器放電模型(Machine Model, MM)幾種常見的ESD模型元件充電模型(Charged-Device Model, CDM)元件充電模型是指IC本身先因摩擦或其它因素而在IC內(nèi)部累積了靜電，但在靜電累積的過程中IC并未損傷。在處理此IC的過程中，IC的pin腳觸碰到了地，IC內(nèi)部的靜電便經(jīng)由IC內(nèi)部的pin腳流出來，而造成了放電現(xiàn)象。此種模式的放電時間更短，僅約為幾ns，而且放電現(xiàn)象更難以被真實的模擬。因為IC內(nèi)部積累的靜電會因IC內(nèi)部的等效電容的不同而改變。幾種常見的ESD模型元件充電模型(Charged-Device Model, CDM)兩種常見

5、的CDM的放電情況幾種常見的ESD模型元件充電模型(Charged-Device Model, CDM)CDM測試標(biāo)準(zhǔn)幾種常見的ESD模型元件充電模型(Charged-Device Model, CDM)HBM 2kV,MM 200V,CDM 1kV三種模型的放電電流比較圖CDM更容易造成IC的損傷幾種常見的ESD模型電場感應(yīng)模型(Field-Induced Model, FIM)FIM的靜電放電是因電場感應(yīng)而引起的。當(dāng)IC因傳輸帶或其它因素，經(jīng)過一個電場時，其相對極性的電荷可能會從IC的pin腳排放掉，這樣當(dāng)IC通過電場以后，IC便累積了靜電。此靜電再以類似CDM放電模型的情況放電出來。ES

6、D的防護(hù)器件選型時必須認(rèn)證ESD等級IO接口線路上擺放ESD防護(hù)器件做好EMI防護(hù)ESD的防護(hù)常用的ESD防護(hù)器件：二極管陣列ESD的防護(hù)ESD防護(hù)器件的一般連接方式ESD的防護(hù)ESD防護(hù)器件可以有效的抑制由ESD放電產(chǎn)生的直接電荷注入PCB設(shè)計中更重要的是克服放電電流產(chǎn)生的電磁干擾效應(yīng)-EMI措施：通用的PCB板布線準(zhǔn)則；ESD防護(hù)器件的擺放位置ESD防護(hù)器件的擺放ESD電流路徑上寄生自感的影響被保護(hù)IC所承受的電壓 Vx其中VF1為D1的正向?qū)妷篍SD防護(hù)器件的擺放在PCB 布線時，遵循幾個簡單的規(guī)則就可以使這些寄生自感最?。?、盡可能地，用Vcc 和地平面充當(dāng)電源和地分散能量。2、要

7、確保印刷電路上的走線從ESD 保護(hù)二極管陣列的Vp 和Vn 到Vcc 和地平面間走線盡量地短、寬。理想情況是，將Vp 和Vn 直接通過多個口連到Vcc 和地平面。3、在Vp 和地平面間連入一個高頻旁路電容-用最短的走線使自感最小ESD與EOS的區(qū)別EOS: Electrical Over Stress 指所有的過度電性應(yīng)力，超過其最大指定極限后，器件功能會減弱或損壞ESD: Electrical static Discharge 靜電放電， 電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體。區(qū)別：EOS通常產(chǎn)生于 電源 測試裝置 其過程持續(xù)時間可能是幾微妙到幾秒，很短的EOS脈沖導(dǎo)致的損壞與ESD損壞相似。 E

8、SD屬于EOS的特例，能量有限，由于靜態(tài)電荷引起。其持續(xù)過程為幾PS到NS。其可見性不強。通常導(dǎo)致晶體管級別的損壞。導(dǎo)致EOS的原因：*由于測試程序切換（熱切換）導(dǎo)致的瞬變電流/峰值/低頻干擾*電源(AC/DC) 干擾和過電壓。*測試設(shè)計欠佳，例如，在器件尚未加電或已超過其操作上限的情況下給器件發(fā)送測試信號。*從其他裝置發(fā)送的脈沖。*工作流程不甚合理*接地反彈（由于接地點不夠，快速電流切換導(dǎo)致電壓升高）4、EOS的避免*電源 確保交流電源配備了瞬態(tài)電流抑制器（濾波器） 電源過壓保護(hù) 交流電源穩(wěn)壓器（可選）。 電源時序控制器，可調(diào)整時序 不共用濾波器和穩(wěn)壓器*工作流程 將正確流程存檔。 確保針對

9、以下內(nèi)容進(jìn)行培訓(xùn)并給出警示標(biāo)志：%電源開/關(guān)順序%不可“熱插拔”%正確的插入方向 定期檢查以確保遵守相關(guān)規(guī)定隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，微電路制造工藝不斷提高（國外普遍采用0.8-1.0um，國內(nèi)也達(dá)到2-3um的水平），以硅半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的微細(xì)工藝技術(shù)更加突顯ESD對電子工業(yè)的危害，主要表現(xiàn)在：大規(guī)模集成電路IC的pin腳和I/O接口越來越多，pin間距越來越小，受到ESD時，其放電回路的阻抗非常小，無法限制放電電流的突變，使得IC的相關(guān)pin腳瞬間達(dá)到幾十安培的大電流，過流和過熱會導(dǎo)致IC嚴(yán)重?fù)p壞。另外ESD會使IC工作不正常，高電壓在CMOS器件內(nèi)會形成大電流通道，引起IC邏輯電路鎖死。、問：1M 電阻在半導(dǎo)體裝配過程中的作用是什么？答：假設(shè)1：我們正談?wù)揈SD 控制問題；假設(shè)2：人體與半導(dǎo)體及帶有半導(dǎo)體的器件接觸，在防靜電腕、防靜電鞋、拉鏈、地線等地方均可發(fā)現(xiàn)1M 串聯(lián)電阻，其作用是限制可通