【導讀】人們日益重視電子產品在靜電釋放(ESD)情況下的可靠性。 在IC芯片制造間、電路板安裝車間以及工作現(xiàn)場,ESD對終端產品的長效功能始終存在威脅。
什么是ESD?
靜電放電(ESD)是兩個物體之間的電荷轉移現(xiàn)象。 最常見的實例就是當人走過地毯,然后觸碰門的把手或文件柜等金屬物體時出現(xiàn)的靜電沖擊。 在觸碰點可以感覺到“沖擊”,通常伴隨有微小的火花和噼啪聲。
圖一 什么是ESD
ESD事件的產生過程從靜電的生成開始。 當一種材料(本例中為人的鞋底) 與另一種材料(覆蓋地毯的地面)接觸后再分離時,就會產生一種電荷不均衡現(xiàn)象。 鞋底與地毯之間相互接觸會使人的體表形成電子堆積,而地面由于釋放電子而帶上正電。
靜電達到峰值前或人體與不同電勢的物體表面(本例中為金屬文件柜)接觸前,其靜電不斷聚集。 然后,靜電在靜電放電事件中從人體轉移走。
ESD不同于其他常見的過壓事件(開關和瞬態(tài)浪涌),因為發(fā)生ESD時,電流和電壓從零變?yōu)樽畲笾档臅r間非常短暫。 ESD事件的上升時間短于1納秒,而其他瞬態(tài)現(xiàn)象中達到峰值的時間則長于1微妙。
國際電工委員會(IEC)已開發(fā)出人為ESD事件的模型。該模型用于IEC測試,以確定(計算機、網絡、手機、機頂盒等)是否存在ESD隱患。 測試規(guī)格量化了將ESD導入系統(tǒng)的方法以及定義ESD事件的各種電壓和電流。 請再次留意ESD的上升時間有多快!
圖二 ESD警示圖標
ESD抑制解決方案
靜電放電(ESD)危險與抑制簡介
人們日益重視電子產品在靜電釋放(ESD)情況下的可靠性。 在IC芯片制造間、電路板安裝車間以及工作現(xiàn)場,ESD對終端產品的長效功能始終存在威脅。
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生產環(huán)境中的電路保護
在制造車間和電路板組裝場所,人們通常使用兩種策略來抑制ESD。 首先,在設計時將ESD保護結構融合到集成電路中。 其次,通過防靜電服裝和環(huán)境改善(濕度/電離控制)等措施進一步增強對靜電放電的耐受性。 如果執(zhí)行得當,這些措施可以確保人體模型(HBM)、機器模型(MM)和充電裝置模型(CDM)等ESD保護收到良好的效果。
圖三 生產環(huán)境中的電路保護
終端產品使用中的電路保護
能在HBM/MM/CDM情況下安全使用的電路難以保證其在實際ESD情況下依然沒有問題;終端產品(PDA、計算機、手機等)可能深受ESD影響。 如IEC 61000-4-2試驗規(guī)范中列出的由用戶造成的ESD事故遠比生產車間/組裝廠的ESD事故嚴重。
圖四 終端產品使用中的電路保護
由于電壓和電流的應力增加,用戶造成的ESD事件可能引起IC的電氣擾亂或徹底損壞。 通常采用抑制類產品來提高IC對用戶造成的ESD事件的耐受性。 這些裝置強化了IC板載ESD的能力,因此中斷產品即使在嚴重的靜電放電情況下也依然可以可靠地發(fā)揮作用。
ESD應用知識
為使電路設計師找到與其設計電路的特征最匹配的抑制方案,開發(fā)廠商一般提供徹底的應用支持技術,并生產了基于陶瓷技術、硅控技術和聚合體技術的若干系列的ESD抑制產品。
因為所有設備和電路都有所不同,所以無法使用單一的瞬態(tài)電壓抑制技術來解決所有問題。 瞬態(tài)電壓抑制器需要考慮的一些重要因素(因采用的技術而異)包括電容、泄露電流、箝位電壓和封裝外形。
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