電子元器件的防靜電損壞措施

1、電子元器件的防靜電損壞措施電子元器件的防靜電損壞措施１靜電放電靜電放電（ESD）是大家熟知的電磁兼容問題，它可引起電子設(shè)備失靈或使其損壞。當(dāng)半導(dǎo)體器件單獨(dú)放置或裝入電路模塊時(shí)，即使沒有加電，也可能造成這些器件的永久性損壞。對(duì)靜電放電敏感的元件被稱為靜電放電敏感元件（ESDS）。如果一個(gè)元件的兩個(gè)針腳或更多針腳之間的電壓超過(guò)元件介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度，就會(huì)對(duì)元件造成損壞。這是MOS器件出現(xiàn)故障最主要的原因。氧化層越薄，則元件對(duì)靜電放電的敏感性也越

2、大。故障通常表現(xiàn)為元件本身對(duì)電源有一定阻值的短路現(xiàn)象。對(duì)于雙極性元件，損壞一般發(fā)生在薄氧化層隔開的已進(jìn)行金屬噴鍍的有源半導(dǎo)體區(qū)域，因此會(huì)產(chǎn)生泄漏嚴(yán)重的路徑。另一種故障是由于節(jié)點(diǎn)的溫度超過(guò)半導(dǎo)體硅的熔點(diǎn)（1415℃）時(shí)所引起的。靜電放電脈沖的能量可以產(chǎn)生局部地方發(fā)熱，因此出現(xiàn)這種機(jī)理的故障。即使電壓低于介質(zhì)的擊穿電壓，也會(huì)發(fā)生這種故障。一個(gè)典型的例子是，NPN型三極管發(fā)射極與基極間的擊穿會(huì)使電流增益急劇降低。器件受到靜電放電的影響后，也可

3、能不立即出現(xiàn)功能性的損壞。這些受到潛在損壞的元件通常被稱為“跛腳”，一旦加以使用，將會(huì)對(duì)以后發(fā)生的靜電放電或傳導(dǎo)性瞬態(tài)表現(xiàn)出更大的敏感性。要密切注意元件在不易察覺的放電電壓下發(fā)生的損壞，這一點(diǎn)非常重要。人體有感覺的靜電放電電壓在3000—5000V之間，然而，元件發(fā)生損壞時(shí)的電壓僅幾百伏。靜電放電的危害效應(yīng)是在二十世紀(jì)七十年代開始認(rèn)識(shí)到的，這是由于新技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致元件對(duì)靜電放電的損壞越來(lái)越敏感。靜電放電造成的損失每年可達(dá)到幾百萬(wàn)美元以上

4、。因此，許多大型的元件和設(shè)備制造廠引進(jìn)專業(yè)技術(shù)以減小生產(chǎn)環(huán)境中的靜電積累，從而使產(chǎn)品合格率和可靠性提高了許多。用戶根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)也懂得了防治靜電放電損害的重要性。２如何對(duì)付靜電放電？控制靜電積累的第一步是要弄清楚靜電荷的產(chǎn)生機(jī)理。靜電電壓是由不同種類的物質(zhì)相互接觸與分離而產(chǎn)生。盡管摩擦能夠使電荷積累得更多，但是摩擦并不是必要的。這種效應(yīng)即是大家熟知的摩擦起電，所產(chǎn)生的電壓取決于相互摩擦的材料本身的特性。磨擦起電序列表列出了各類物質(zhì)的帶電

5、難易程度。對(duì)于相互接觸的兩種物質(zhì)，電子會(huì)從序列表較上的物質(zhì)轉(zhuǎn)向較下的物質(zhì)，這樣就會(huì)使兩種物質(zhì)分別帶正負(fù)電荷。序列表中的物質(zhì)離得越遠(yuǎn)，各自所帶的電荷數(shù)量也越大。常見物質(zhì)的磨擦起電序列如表1所示。表1摩擦起電序列●人體●玻璃●云母●聚酰胺●毛織品●毛皮●絲綢●鋁●紙●棉花＋表２靜電放電保護(hù)區(qū)A1接地輪A2接地滑片A3接地面B1腕套測(cè)試器B2腳跟接地測(cè)試器B3腳跟接地底腳板C1腕套和腕套繩C2接地線C3靜電放電接地設(shè)施C4地C5接地搭接點(diǎn)C6

6、大地接地點(diǎn)C7手套C8腳趾和腳跟帶箍D1電離劑E1工作面F1腿和座套已接地的轉(zhuǎn)椅G1人體接地地板H1工作服H2工作帽I1具有接地面的擱板I2接地機(jī)架J1靜電放電保護(hù)區(qū)標(biāo)志典型的靜電放電保護(hù)區(qū)如圖1所示，此圖摘自EN1000151，其中許多是新近的。該圖給出了各種可能的措施，但并沒有必要全部使用這些措施，這主要由特定的環(huán)境決定。所采用的其本原理就是等電位搭接，即將所有表面連接在一起，防止不同物體之間產(chǎn)生電位差。工作面[E1]是靜電損耗性的

7、，通過(guò)靜電放電的接地設(shè)施[C3]連接到地[C4]。工作站的操作人員通過(guò)導(dǎo)電腕[C1]上的導(dǎo)線和地電位點(diǎn)相連，然而，對(duì)于活動(dòng)頻繁的人員，最好是通過(guò)腳跟和腳趾帶箍[C8]與靜電損耗地板[G1]相通（即接地）。腕套的接地導(dǎo)線在接地點(diǎn)[C5]處進(jìn)行端接。操作人員所穿的破舊工作服[H1、H2]也應(yīng)是靜電損耗性的，并在靠近靜電放電敏感元件附近遮住工作人員自己的衣服，所有破舊的手套也應(yīng)是導(dǎo)電材料的。轉(zhuǎn)椅[F1]不應(yīng)視為操作人員接地的基本方法，但值得注

8、意的是，轉(zhuǎn)椅上必須鋪一層抗靜電的材料，使座套、靠背和扶手均有與地相通的路徑。元件應(yīng)存放在帶有接地面的擱板[I1]上，或者是接地的機(jī)架[I2]上。這些東西與工作臺(tái)都應(yīng)通過(guò)接地導(dǎo)線[C2]與靜電放電的地面相接。當(dāng)用手推車裝運(yùn)元件或子配件時(shí)，其表面導(dǎo)電性能應(yīng)與工作面和導(dǎo)電機(jī)架的導(dǎo)電性能相似。如果接地輪[A1]導(dǎo)電性良好，且與手推車車架電氣連接，那么不再需要使用接地滑片了。如果EPA的地板沒有接地，那么當(dāng)手推車停下來(lái)裝卸東西時(shí)，則應(yīng)將其接地點(diǎn)[

9、C6]與大地接地點(diǎn)[C5]相連。在操作人員的正常工作期間，對(duì)所采用的這些措施的效果應(yīng)該用靜電伏特計(jì)測(cè)量其靜電勢(shì)和靜電場(chǎng)來(lái)評(píng)估。在保護(hù)區(qū)內(nèi)和進(jìn)出口處，應(yīng)使用標(biāo)志[J1]來(lái)提醒他們注意。應(yīng)對(duì)腕套及其接地導(dǎo)線用導(dǎo)通測(cè)試儀定期進(jìn)行檢測(cè)。導(dǎo)電輪和腳趾帶箍也應(yīng)作類似的檢測(cè)[B2，B3]。５安全性EPA內(nèi)一般有加電的工具和設(shè)備。在這種環(huán)境中，將單個(gè)物件或設(shè)備直接連接到地是很危險(xiǎn)的。正是由于此原因，腕套接地導(dǎo)線、轉(zhuǎn)輪及腳趾帶箍的連接處均要串入一只不低于