集成电路静电放电

5种ESD防护方法

5种ESD防护方法 静电放电（ESD）理论研究的已经相当成熟，为了模拟分析静电事件，前人设计了很多静电放电模型。常见的静电模型有：人体模型（HBM），带电器件模型，场感应模型，场增强模型，机器模型和电容耦合模型等。芯片级一般用HBM做测试，而电子产品则用IEC 6 1000-4-2的放电模型做测试。为对 ESD 的测试进行统一规范，在工业标准方面，欧共体的 IEC 61000-4-2 已建立起严格的瞬变冲击抑制标准；电子产品必须符合这一标准之后方能销往欧共体的各个成员国。 因此，大多数生产厂家都把 IEC 61000-4-2看作是 ESD 测试的事实标准。我国的国家标准（GB/T 17626.2-1998）等同于I EC 6 1000-4-2。大多是实验室用的静电发生器就是按 IEC 6 1000-4-2的标准，分为接触放电和空气放电。静电发生器的模型如图 1。放电头按接触放电和空气放电分尖头和圆头两种。

IEC 61000-4-2的 静电放电的波形如图2，可以看到静电放电主要电流是一个上升沿在1nS左右的一个上升沿，要消除这个上升沿要求ESD保护器件响应时间要小于这个时间。静电放电的能量主要集中在几十MHz到500MHz，很多时候我们能从频谱上考虑，如滤波器滤除相应频带的能量来实现静电防护。 IEC 61000-4-2规定了几个试验等级，目前手机CTA测试执行得是3级，即接触放电6KV，空气放电8KV。很多手机厂家内部执行更高的静电防护等级。

当集成电路（ IC ）经受静电放电（ ESD）时，放电回路的电阻通常都很小，无法限制放电电流。例如将带静电的电缆插到电路接口上时，放电回路的电阻几乎为零，造成高达数十安培的瞬间放电尖峰电流，流入相应的 IC 管脚。瞬间大电流会严重损伤 IC ，局部发热的热量甚至会融化硅片管芯。ESD 对 IC的损伤还包括内部金属连接被烧断，钝化层受到破坏，晶体管单元被烧坏。 ESD 还会引起 IC 的死锁（ LATCHUP）。这种效应和 CMOS 器件内部的类似可控硅的结构单元被激活有关。高电压可激活这些结构，形成大电流信道，一般是从 VCC 到地。串行接口器件的死锁电流可高达 1A 。死锁电流会一直保持，直到器件被断电。不过到那时， IC 通常早已因过热而烧毁了。 电路级ESD防护方法 1、并联放电器件 常用的放电器件有TVS，齐纳二极管，压敏电阻，气体放电管等。如图

ESD(静电放电)及ESD保护电路的设计

什么是ESD（静电放电）及ESD保护电路的设计 学习资料2008-12-09 08:27:57 阅读592 评论1 字号：大中小订阅 来源：电子系统设计 静电放电(E SD，electrostatic discharge )是在电子装配中电路板与元件损害的一个熟悉而低估的根源。它影响每一个制造商，无任其大小。虽然许多人认为他们是在E SD安全的环境中生产产品，但事实上，E SD有关的损害继续给世界的电子制造工业带来每年数十亿美元的代价。 E SD究竟是什么？静电放电(E SD)定义为，给或者从原先已经有静电(固定的)的电荷(电子不足或过剩)放电(电子流)。电荷在两种条件下是稳定的： 当它“陷入”导电性的但是电气绝缘的物体上，如，有塑料柄的金属的螺丝起子。 当它居留在绝缘表面(如塑料)，不能在上面流动时。 可是，如果带有足够高电荷的电气绝缘的导体(螺丝起子)靠近有相反电势的集成电路(IC)时，电荷“跨接”，引起静电放电(E SD)。 E SD以极高的强度很迅速地发生，通常将产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路，在电子显微镜下外表象向外吹出的小子弹孔，引起即时的和不可逆转的损坏。 更加严重的是，这种危害只有十分之一的情况坏到引起在最后测试的整个元件失效。其它90%的情况，E SD 损坏只引起部分的降级- 意味着损坏的元件可毫无察觉地通过最后测试，而只在发货到顾客之后出现过早的现场失效。其结果是最损声誉的，对一个制造商纠正任何制造缺陷最付代价的地方。 可是，控制E SD的主要困难是，它是不可见的，但又能达到损坏电子元件的地步。产生可以听见“嘀哒”一声的放电需要累积大约2000伏的相当较大的电荷，而3000伏可以感觉小的电击，5000伏可以看见火花。 例如，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)或电气可编程只读内存(E PROM, electricall programmable read-only memory)这些常见元件，可分别被只有250伏和100伏的E SD电势差所破坏，而越来越多的敏感的现代元件，包括奔腾处理器，只要5伏就可毁掉。 该问题被每天的引起损害的活动复合在一起。例如，从乙烯基的工厂地板走过，在地板表面和鞋子之间产生摩擦。其结果是纯电荷的物体，累积达到3~2000伏的电荷，取决于局部空气的相当湿度。 甚至工人在台上的自然移动所形成的摩擦都可产生400~6000伏。如果在拆开或包装泡沫盒或泡泡袋中的PCB期间，工人已经处理绝缘体，那么在工人身体表面累积的净电荷可达到大约26000伏。 因此，作为主要的E SD危害来源，所有进入静电保护区域(E P A, electrostatic protected area)的工作人员必须接地，以防止任何电荷累积，并且所有表面应该接地，以维持所有东西都在相同的电势，防止E SD发生。 用来防止E SD的主要产品是碗带(wri s tband)，有卷毛灯芯绒和耗散性表面或垫料- 两者都必须正确接地。另外的辅助物诸如耗散性鞋类或踵带和合适的衣服，都是设计用来防止人员在静电保护区域(EP A)移动时累积和保持净电荷。 在装配期间和之后，P CB也应该防止来自内部和外表运输中的E SD。有许多电路板包装产品可用于这方面，包括屏蔽袋、装运箱和可移动推车。虽然以上设备的正确使用将防止90%的E SD有关的问题，但是为了达到最后10%，需要另一种保护：离子化。

静电放电防护的基本原理和原则

静电放电防护的基本原理和原则 静电放电防护的基本原理和原则 一、发生ESD损伤的三种情况 1、带有表龟的导体（人体、设备等）对处于接地的器件发生放电造成损伤； 2、器件带有静电与导体发生放电造成损伤； 3、在静电场中，器件接触接地的导体发生放电造成损伤。 二、ESD防护四项基本原则 1、等电位连接：与敏感器件接触的导体实现等电位连接，避免因导全带静电发生放电； 2、静电源控制：绝缘材料的静电通过接地和等电位连接无法消除，因此必须对敏感器件周边进行静电源控制； 3、防静电包装：出ESD防护区的器件必须使用防静电包装，以防外界静电源的影响； 4、安全第一：ESD防护措施不能降低安全水准，如安全与之冲空，安全第一。 三、基本技术手段 1、等电位：基本原理：等到电位状态下不发生放电。做法：①所有可能接触器件的物体使用并连接（共同连接点）；②接地系统间进行跨接避免电势差。 2、接地：基本原理：将静电通过接地线或接地装置传导泄放到大地。做法：①建立静电接地系统；②静电导电材料的使用；③两种方式：硬功夫接地和软接地。 3、离子化中和：基本原理：电离空气产生正负离子，中和静电电荷。做法：①离子风机、离子风枪、离子吧；②自感式的离子静电消除器。 4、阻值控制：基本原理：通过电阻控制，控制过强的表龟泄放或放电，同时保证人体安全。做法：①静电耗散材料的使用；②连接安全限流电阻。 5、静电放电屏蔽：基本原理：屏蔽静电场，阻隔静电放电电流通过敏感器件。做法：①静电屏蔽材料和屏蔽容器的使用；②绝缘材料和阻隔结构。 6、湿度控制：基本原理：增加湿度减少静电的产生，降低摩擦电压。做法：①控制湿度在40~70%（满足多数标准的要求）。 7、材料选择和工艺控制避免产生静电：基本原理：通过使用不产生或产生静电小的材料，减少静电；材料表面光洁，减少静电；静电序列的应用。做法：①使用抗静电材料；②使用抗静电剂。 8、标识和标注：对敏感器件进行标识避免当作非敏感器件存放、运输和操作；对ESD防护用品和材料进行标识，以表明其功能，防止超出有效期使用；对EPA（ESD保护工作区，工作站）进行标识；对EPA中可能存在的风险进行警示（IEC）；对接地点进行标识；涉及到敏感器件的文件、设计图纸进行标注（IEC）；对EPA中的设备进标识（IEC）。 9、保护电路和结构设计提高抗静电能力。

静电放电防护设计规范与指南

第一章概述 (2) 1.1静电和静电放电 (2) 1.2 静电放电的特点 (2) 1.3静电放电的类型 (2) 第二章静电放电模型 (3) 2.1人体带电模型 (3) 2.2 场增强模型（人体-金属模型） (3) 2.3 带电器件模型 (4) 第三章静电放电的危害 (5) 3.1 ESD造成元器件失效 (5) 3.2 ESD引起信息出错，导致设备故障 (5) 3.3 高压静电吸附尘埃微粒 (5) 第四章ESD防护设计指南 (5) 4.1 设备的ESD防护设计要求 (6) 4.2 PCB的ESD防护设计要求 (6) 4.3 通讯端口的ESD防护设计要求 (10) 第五章典型案例 (13) 5.1 某宽带园区接入产品防静电设计 (13) 5.2 某小容量带宽接入产品的防静电设计 (14) 5.3 某产品与结构工艺有关的防静电案例 (15) 5.4 ESD试验使某单板程序“跑飞” (15) 5.5 试验使单板复位 (17)

第一章概述 1.1静电和静电放电 静电式物体表面的静止电荷。物体在接触、摩擦、分离、感应、电解等过程中，发生电子或离子的转移，整电荷和负电荷在局部范围内失去平衡，就形成了静电。带有静电的物体称为带电体。当带电体表面附近的静电场梯度大到一定的程度，超过周围介质的绝缘击穿场强时，介质将会发生电离，从而导致带电体的点和部分的电荷部分或全部中和。这种现象我们称之为静电放电(ESD)。静电放电可以出现在两个物体之间，也可由物体表面静电荷直接向空气放电。 人体由于自身的动作以及与其它物体的接触、分离。摩擦或感应等因素，可以带上几千伏甚至上万伏的静电。在干燥的季节，人们在黑暗中托化纤衣服时，常常会听到“啪啪”的声音，同时还会看到火花，这就是人体的静电放电现象。在工业生产中，人是主要的静电干扰源之一。 1.2 静电放电的特点 1、静电放电时高电位，强电场，瞬时大电流的过程 大多数情况下静电放电过程往往会产生瞬时脉冲大电流，尤其是带电导体或手持小金属物体的带电人体对接地体产生火花放电时，产生的瞬时电流的强度可达到几十安培甚至上百安培。 2、静电放电会产生强烈的电磁辐射形成电磁脉冲 在静电放电过程中，会产生上升时间极快、持续时间极短的初始大电流脉冲，并产生强烈的电磁辐射，形成静电放电电磁脉冲，它的电磁能量往往会引发起电子系统中敏感部件的损坏、翻转，使某些装置中的电火工品误爆，造成事故。 1.3静电放电的类型 静电放电类型主要有下面三种： 1、电晕放电

静电放电及防护基础知识(新编版)

( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 静电放电及防护基础知识(新编 版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process

静电放电及防护基础知识(新编版) 一、术语及定义 1、静电：物体表面过剩或不足的静止的电荷． 2、静电场：静电在其周围形成的电场． 3、静电放电：两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移．静电电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电． 4、静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压． 5、静电敏感器件：对静电放电敏感的器件． 6、接地：电气连接到能供给或接受大量电荷的物体，如大地、船等． 7、中和：利用异性电荷使静电消失． 8、防静电工作区：配备各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工

作场地． 二、静电的产生 1、摩擦：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，而产生静电的最普通方法，就是摩擦生电．材料的绝缘性越好，越容易摩擦生电．另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电． 2、感应：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如将其置于一电场中，由于同性相斥，异性相吸，正负离子就会转移． 3、传导：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物体接触，将发生电荷转移． 三、静电对电子工业的影响 集成电路元器件的线路缩小，线路面积减小，耐压降低，使得器件耐静电冲击能力的减弱，静电电场（StaticElectricField）和静电电流（ESDcurrent）成为这些高密度元器件的致命杀手．同时大量的塑料制品等高绝缘材料的普遍应用，导致产生静电的机会大

静电放电及防护基础知识(标准版)

静电放电及防护基础知识(标 准版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0417

静电放电及防护基础知识(标准版) 一、术语及定义 1、静电：物体表面过剩或不足的静止的电荷． 2、静电场：静电在其周围形成的电场． 3、静电放电：两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移．静电电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电． 4、静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压． 5、静电敏感器件：对静电放电敏感的器件． 6、接地：电气连接到能供给或接受大量电荷的物体，如大地、船等． 7、中和：利用异性电荷使静电消失．

8、防静电工作区：配备各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工作场地． 二、静电的产生 1、摩擦：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，而产生静电的最普通方法，就是摩擦生电．材料的绝缘性越好，越容易摩擦生电．另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电． 2、感应：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如将其置于一电场中，由于同性相斥，异性相吸，正负离子就会转移． 3、传导：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物体接触，将发生电荷转移． 三、静电对电子工业的影响 集成电路元器件的线路缩小，线路面积减小，耐压降低，使得器件耐静电冲击能力的减弱，静电电场（StaticElectricField）和

ESD-20.20-2014静电放电防护培训总结

ESD-静电放电防护培训总结 本次ESD培训主要学习了ESD的国际标准介绍以及ESD标准技术和测试要求简介。初步了解了ESD国际标准S20.20的一些标准要求和程序编制的基本要求。 一、ESD基础知识 ESD是Electro Static Discharge的简称，也即静电放电。静电就是物体表面过剩或不足的相对静止电荷，它是电能的一种表现形式。静电是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，是通过电子转移而形成的。这些不平衡的电荷就产生一个静电场。静电放电（ESD），就是两个带不同静电电位的物件相互接近到某程度或接触时，静电从一个物件突然流放到另一物件上，发生电荷转移的现象。 静电产生的来源和途径。静电的产生主要有以下几种方式：摩擦、接触（传导）、分离、感应、冲流、辐射、压电、温差、电解等常见途径。摩擦产生静电的材料序列为摩擦静电序列＋（正极）: 空气→人手→石棉→兔毛→玻璃→云母→人发→尼龙→羊毛→铅→丝绸→铝→纸→棉花→钢铁→木→琥珀→蜡→硬 橡胶→镍、铜→黄铜、银→金、铂→硫黄→人造丝→聚酯→赛璐珞→奥轮→聚氨酯→聚乙稀→聚丙稀→聚氯乙稀(PVC)→二氧化硅→聚四氟乙稀 : －（负极）摩擦起电的产生机理是：上述任意两种介质摩擦后前者带正电，后者带负电，且相距较远的两种介质通常比相距较近的两种介质所产生的摩擦电量大。由于摩擦材料不同，摩擦程度不同，材料表面均匀度不同，接触力，摩擦力，分离速度不同最终产生的电荷量也不同。感应起电的产生机理是：不带电的物体接近带点的物体时，由于静电场电力线的存在，而是不带电的物体在静电场的作用下，在接近带电体的一侧产生于带电体电荷异性的电荷。分离起电是相互密切结合的物体剥离时，而引起电荷分离，最终引起分离物体双方带异性电荷。而其中摩擦、接触分离、感应是最常见，而且对电子行业危害最大的静电产生途径。 产生静电量大小的主要因素有材料种类、接触面积、材料表面均匀性、表面粗糙情况、接触分离力的大小、分离速度、环境温湿度等。 生产现场的典型静电源及来源：油漆, 腊面, 塑胶和乙烯树脂，塑料，抛光木材工作表面；油漆, 腊面，塑料，抛光木材，毛毯，砖地板地面；玻璃纤维, 塑胶, 表面处理木料等材料椅子；操作人员的普通衣物, 头发, 鞋子, 手套等；塑胶袋, 气泡包装, 海绵, 盒子等包装；塑胶袋, 气泡包装, 海绵, 盒子，刷子等工具物品；显示器，电吹风或热吹风枪，复印机，打印机，电脑，喷雾清洗剂，压缩气气枪，水枪等设备工具。以及人体在地板地毯上的走动，物品的取放，以及没有接地措施的人体运动等也会产生静电。 静电的危害有1、ESA模式。即静电(力)吸附灰尘，降低元件绝缘电阻。2、ESD模式。静电放电破坏，造成电子元件损坏。3、EMI模式。静电放电产生电磁场幅度很大，频谱极宽，对电子元件产生干扰。静电放电的失效机理有热二次击穿，金属喷镀烧熔，介质击穿，气体电弧放电，表面击穿，体积击穿等。 静电放电模型。1、人体模型（HBM）。静电损伤最普遍的原因之一是通过从人体或带电材料到静电放电敏感（ESDS）器件之间的一系列有效电阻（1~1.5K Ω）发生静电电荷的直接转移。手指与ESDS器件或组件表面的简单接触就可使人体放电，可能造成器件损坏。用以模拟这类事件的模型就叫人体模型（HBM）。HBM模式是带电人体对电子元件的损害。2、机器模型（MM）。与HBM事件类似

静电放电最常用的三种模型及其防护设计

静电放电（ESD）最常用的三种模型及其防 护设计 ESD：Electrostatic Discharge，即是静电放电，每个从事硬件设计和生产的工程师都必须掌握?ESD?的相关知识。为了定量表征 ESD 特性，一般将 ESD 转化成模型表达方式，ESD 的模型有很多种，下面介绍最常用的三种。 ：Human Body?，人体模型： 该模型表征人体带电件放电，Rb 为等效人体，Cb 为等效人体。等效电路如下图。图中同时给出了器件 HBM 模型的 ESD 等级。 ? ESD人体模型等效电路图及其ESD等级 ：Machine Model，机器模型： 机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容(Cb)是?，等效电阻为 0，机器模型与人体模型的差异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取 200pF。由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。

? ESD机器模型等效电路图及其ESD等级 ：Charged??Model，件模型： 半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它(如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等)相互磨擦，就会使管壳带电。器件本身作为的一个极板而存贮电荷。CDM 模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的，器件带电模型如下： ?

ESD充电器件模型等效电路图及其ESD等级 器件的 ESD 等级一般按以上三种模型测试，大部分 ESD 敏感器件手册上都有器件的ESD数据，一般给出的是 HBM 和 MM。 通过器件的 ESD 数据可以了解器件的 ESD 特性，但要注意，器件的每个管脚的 ESD 特性差异较大，某些管脚的 ESD 电压会特别低，一般来说，高速端口，高阻输入端口，模拟端口 ESD电压会比较低。 ESD 防护是一项系统工程，需要各个环节实施全面的控制。下图是一个 ESD 防护的流程图： ? ESD 防护设计流程图 ESD 防护设计可分为单板防护设计、系统防护设计、加工环境设计和应用环境防护设计，单板防护设计可以提高单板 ESD 水平，降低系统设计难度和系统组装的静电防护要求。当系统设计还不能满足要求时，需要进行应用环境设计防护设计。ESD 敏感器件在装联和整机组装时，环境的 ESD 直接加载到器件，所以加工环境的 ESD 防护是至关重要的。 一般整机、单板、接口的接触放电应达到±(HBM)以上的防护要求。器件的 ESD 防护设计是在器件不能满足 ESD 环境要求的情况下，通过衰减加到器件上的 ESD 能量达到件的目的。ESD 是电荷放电，具有电压高，持续时间短的特点，根据这些特点，ESD 能量衰减可通过电压限制、电流限制、高通滤波、带通滤波等方式实现，所以防护电路的形式多种多样，这里就不一一列举。

【参考版】静电放电(ESD)保护的详解

静电放电（ESD）保护的详解 先来谈静电放电(ESD: Electrostatic Discharge)是什么？这应该是造成所有电子元器件或集成电路系统造成过度电应力破坏的主要元凶。因为静电通常瞬间电压非常高(>几千伏)，所以这种损伤是毁灭性和永久性的，会造成电路直接烧毁。所以预防静电损伤是所有IC设计和制造的头号难题。 静电，通常都是人为产生的，如生产、组装、测试、存放、搬运等过程中都有可能使得静电累积在人体、仪器或设备中，甚至元器件本身也会累积静电，当人们在不知情的情况下使这些带电的物体接触就会形成放电路径，瞬间使得电子元件或系统遭到静电放电的损坏(这就是为什么以前修电脑都必须要配戴静电环托在工作桌上，防止人体的静电损伤芯片)，如同云层中储存的电荷瞬间击穿云层产生剧烈的闪电，会把大地劈开一样，而且通常都是在雨天来临之际，因为空气湿度大易形成导电通到。

那么，如何防止静电放电损伤呢？首先当然改变坏境从源头减少静电(比如减少摩擦、少穿羊毛类毛衣、控制空气温湿度等)，当然这不是我们今天讨论的重点。 如何在电路里面涉及保护电路，当外界有静电的时候我们的电子元器件或系统能够自我保护避免被静电损坏(其实就是安装一个避雷针)。这也是很多IC设计和制造业者的头号难题，很多公司有专门设计ESD的团队，今天我就和大家从最基本的理论讲起逐步讲解ESD保护的原理及注意点，你会发现前面讲的PN结/二极管、三极管、MOS管、snap-back全都用上了。。。

以前的专题讲解PN结二极管理论的时候，就讲过二极管有一个特性：正向导通反向截止，而且反偏电压继续增加会发生雪崩击穿而导通，我们称之为钳位二极管(Clamp)。这正是我们设计静电保护所需要的理论基础，我们就是利用这个反向截止特性让这个旁路在正常工作时处于断开状态，而外界有静电的时候这个旁路二极管发生雪崩击穿而形成旁路通路保护了内部电路或者栅极(是不是类似家里水槽有个溢水口，防止水龙头忘关了导致整个卫生间水灾)。 那么问题来了，这个击穿了这个保护电路是不是就彻底死了？难道是一次性的？答案当然不是。PN结的击穿分两种，分别是电击穿和热击穿，电击穿指的是雪崩击穿(低浓度)和齐纳击穿(高浓度)，而这个电击穿主要是载流子碰撞电离产生新的电子-空穴对(electron-hole)，所以它是可恢复的。但是热击穿是不可恢复的，因为热量聚集导致硅(Si)被熔融烧毁了。所以我们需要控制在导通的瞬间控制电流，一般会在保护二极管再串联一个高电阻， 另外，大家是不是可以举一反三理解为什么ESD的区域是不能form Silicide的？还有给大家一个理论，ESD通常都是在芯片输入端的Pad旁边，不能在芯片里面，因为我们总是希望外界

关于电子设备静电放电(ESD)防护的设计原则

0 引言 静电是物体表面的静止电荷。物体在接触、摩擦、分离、电解等过程中，发生电子或离子的转移，正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡，就形成了静电。当物体表面的静电场梯度达到一定的程度，正电荷和负电荷发生中和，就出现了静电放电(ESD)。静电放电可以出现在两个物体之间，也可由物体表面经电荷直接向空气放电。 l 静电放电的危害 静电作为一种普遍物理现象，近十多年来伴随着集成电路的飞速发展和高分子材料的广泛应用，静电的作用力、放电和感应现象引起的危害十分严重，美国统计，美国电子行业部门每年因静电危害造成损失高达100亿美元，英国电子产品每年因静电造成的损失为20亿英镑，日本电子元器件的不合格品中不少于45％的危害是因为静电放电(ESD)造成的。 问题严重性还在于很多人对静电危害的认识不足和防静电知识的无知，常把一些因ES D造成的设备性能下降或故障，误认为是元器件早期老化失效。所造成的误区有以下几点。 (1)首先由于许多人对静电的产生不太了解，因为l~2kV以下的静电放电感觉不到的，但却能使器件因电击而受到损伤。(须知一般MOS电路和场效应管击穿电压约为300V)所以说静电的损伤是在人们不知不觉的过程中发生的。 (2)器件的失效分析比较困难，因为静电的损伤与其他瞬变过程的过电压造成的器件损伤有时是很难区分开来。 (3)有的器件在受静电损伤以后，并不是不能用，而是特性有所下降，人们并不是当时就能发现，但已经造成了潜在的失效隐患，在将来某种特定的条件下，最终会导致器件失效，如器件氧化层出现一个孔，设备长时间工作后，金属化电迁移引起短路烧毁，从而导致设备故障。这种类型的静电损伤，将会大大的缩短元器件的使用寿命。 (4)有人错误地认为现在的集成电路，如MOS电路，不少的生产厂家在设计上已采用了抗静电的保护电路，认为防静电并不一定需要。但是，人们在生产活动中，工作人员穿的化纤衣服，各种塑料制品包装，上述材料的滑动、摩擦、或分离，特别是在空气干燥的季节里，将

什么是ESD(静电放电)及ESD保护电路的设计

什么是ESD（静电放电）及ESD保护电路的设计静电放电(ESD，electrostatic discharge )是在电子装配中电路板与元件损害的一个熟悉而低估的根源。它影响每一个制造商，无任其大小。虽然许多人认为他们是在ESD安全的环境中生产产品，但事实上，ESD有关的损害继续给世界的电子制造工业带来每年数十亿美元的代价。 ESD究竟是什么？静电放电(ESD)定义为，给或者从原先已经有静电(固定的)的电荷(电子不足或过剩)放电(电子流)。电荷在两种条件下是稳定的： 当它“陷入”导电性的但是电气绝缘的物体上，如，有塑料柄的金属的螺丝起子。 当它居留在绝缘表面(如塑料)，不能在上面流动时。 可是，如果带有足够高电荷的电气绝缘的导体(螺丝起子)靠近有相反电势的集成电路(IC)时，电荷“跨接”，引起静电放电(ESD)。 ESD以极高的强度很迅速地发生，通常将产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路，在电子显微镜下外表象向外吹出的小?弹孔，引起即时的和不可逆转的损坏。 更加严重的是，这种危害只有十分之一的情况坏到引起在最后测试的整个元件失效。其它90%的情况，ESD损坏只引起部分的降级- 意味着损坏的元件可毫无察觉地通过最后测试，而只在发货到顾客之后出现过早的现场失效。其结果是最

损声誉的，对一个制造商纠正任何制造缺陷最付代价的地方。 可是，控制ESD的主要困难是，它是不可见的，但又能达到损坏电子元件的地步。产生可以听见“嘀哒”一声的放电需要累积大约2000伏的相当较大的电荷，而3000伏可以感觉小的电击，5000伏可以看见火花。 例如，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)或电气可编程只读内存(EPROM, electricall programmable read-only memory)这些常见元件，可分别被只有250伏和100伏的ESD电势差所破坏，而越来越多的敏感的现代元件，包括奔腾处理器，只要5伏就可毁掉。 该问题被每天的引起损害的活动复合在一起。例如，从乙烯基的工厂地板走过，在地板表面和鞋子之间产生摩擦。其结果是纯电荷的物体，累积达到3~2000伏的电荷，取决于局部空气的相当湿度。 甚至工人在台上的自然移动所形成的摩擦都可产生400~6000伏。如果在拆开或包装泡沫盒或泡泡袋中的PCB期间，工人已经处理绝缘体，那么在工人身体表面累积的净电荷可达到大约26000伏。 因此，作为主要的ESD危害来源，所有进入静电保护区域(EPA, electrostatic protected area)的工作人员必须接地，以防止任何电荷累积，并且所有表面应

电路板防静电保护方法

电路板防静电保护方法 1、运输注意事项 ●储存和发送电路板时，必须使用如金属化塑料袋、金属箱等放静电包装材料。 ●若容器本身滨不导电，那电路板必须被如导电泡沫、放静电塑料袋、铝箔或纸之类的导电材料进行包裹任何情况下，均不能使用普通塑料袋或薄膜。 2、检测注意事项 ●不要用万用表探测静电放电敏感器件引线端子或相应的连接线。如果必巡要这样探测；在探测前，应将测试笔直接接触地线以渫放其静电。 ●从静电放电保护要求出发，含有MOS器件这类电路板被抽出或插入时，不允许在通电情况下进行下述情况操作。 ●检测电路板的装置必须可靠接地。 3使用注意事项 ●一个基本的准则是，只是在有必要时，才能用手触摸这些电路板。接触时注意员工的手势，不要接触电路板的引脚或导体。 ●处理电路板时，必须把所有工作台和包装箱可靠接地。 ●在接触电路板前，有关的人员必须保证他自己没有携带过量静电。最简单的释放静电的方法是在接触电路板前，先接触某些设备的接地部分(如电柜的金属框架、水管等)。 ●大部分的塑料材料是极易产生静电的，因此必须尽可能远离电路板。 ●电路板不应放置在有绝缘材料或容易产身静电的材料(塑料薄膜、绝缘台面和合成衣料等)的环境中。必须放置在导电表面的物体上(放静电台面、导电泡沫材料、放静电塑料袋各放静电周转箱)。 ●不应放置在显示器、电视机附近(最小距离大于10cm)。 ●不要用万用表探测静电放电敏感器件引线端子或相应的连接线。如果必巡要 这样探测；在探测前，应将测试笔直接接触地线以渫放其静电。 ●从静电放电保护要求出发，在含有静电放电敏感器件的产品中，尤其是含有MOS 器件这类电路板被抽出或插入时，不允许在通电情况下进行下述情况操作。 ●在安装和检测电路板的工作人员，应避免在附近做会产生静电的有害活动，如在工作时脱掉活穿工作服等。 ●不允许电路板堆放在一起导致器件间互相直接接触。已装上静电放电敏感器件的电路板不能重迭应分别放入防静电袋内。 ●定期检查工作台接地装置、工具和实验设备接地的安全性，应保证执行防静电的预防程序，静电放电保护的有效性。 ●在电路板之前，把人体接触地扣带与手腕相连，滨把另一端接到设备机框或底座地在线。 ●调试工作台上绝不允许敷设普通乙烯树脂塑料板，不能使用塑料工作椅。 ●调试人员不允许身穿化纤工作服，应穿棉布工作服。最好防静电工作服。