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靜電損傷

[ 發布日期:2015-08-11 點擊:1893 來源:洛陽陽志裝飾材料有限公司 【打印此文】 【關閉窗口】]

、靜電損傷的兩種失形式

1. 硬損傷:又稱“突發性完失”、“次性損壞”,約占10%

表現為器件電參數突然劣化,失去原有功能。主要原因是靜電放電造成過壓使得介質被擊穿,或過流使得內部電路金屬導線熔斷、硅片局部融化等。

硬損傷可通過常規的性能測試手段及時發現,相對軟失而言危害要小得多。

2. 軟損傷:又稱“潛在性緩慢失”、“多次損傷累積后失”,約占90%

受到軟損傷的器件,雖然當時各類電參數仍合格,然而其使用壽命卻大大縮短了。含有這些器件的產品或系統,可靠性變差,可能會在后續過程中(直至終用戶)繼續遭受ESD軟損傷或其它過應力損傷積累而過早地失。

由于軟損傷是潛在的,運用目前的技術還很難證明或檢測出來,別是器件被裝入整機產品之后,因此具有更大的危害性。這些產品流入市場后的維護成本和造成的其它損失,將比在生產中發生的直接損失要放大幾十甚至上百倍!


二、基本的ESD事件  


1. 對器件直接的靜電放電 <=> HBM、MM

2. 器件自身發生靜電放電 <=> CDM

3. 電場感應放電

三、ESD事件模型

人體模型(HBM) 靜電損傷普遍的原因之是通過從人體或帶電材料到靜電放電敏感(ESDS)器件之間的系列有電阻(1~1.5KΩ)發生靜電電荷的直接轉移。當人走過樓面時,靜電電荷就在人體上積累。手指與ESDS器件或組件表面的簡單接觸就可使人體放電,可能造成器件損壞。用以模擬這類事件的模型就叫人體模型(HBM)。


E — 高壓直流電源 (0~5kV)

Rb — 人體等電阻 (1.5kΩ±1%)

Cb — 人體等電容(100PF±10%)

Rs — 充電限流電阻(1~10MΩ)

DUT — 被試器件

K1 — 高壓繼電器

機器模型(MM) 與HBM事件類似的放電還可發自導電物體,例如金屬做的工具或設備。機器模型源自日本,是試圖建立個惡劣的HBM事件的結果。這個ESD模型包含個200pF的電容,它向未串聯阻抗的個元件直接放電。與惡劣的人體模型相比,機器模型也許過于嚴格。然而,現實世界確實有該模型所代表的情況存在。例如,來自充電板組件或自動測試器電纜的快速放電。

帶電器件模型(CDM) 來自ESDS器件的電荷轉移也是ESD事件。例如,個器件可能在順著送料器滑入自動裝配機時被充電。如果它隨后接觸到插頭或其它導電表面,從該器件到金屬物體的快速放電就可能發生。這個事件就是帶電器件模型(CDM)事件,對某些器件而言可能比HBM更具破壞性。盡管放電持續時間非常短暫(通常小于1納秒),但電流峰值可達幾十安培 ,甚至數百安培。

四、器件敏感度的分

   ESD事件導致的敏感器件受損程度,主要取決于器件耗散放電能量或承受電壓的能力,即靜電敏感度。任種測試方法均包括個分體系,定義器件對應指定模型的敏感度(詳見表1,表2和表3)。這些分體系有很大的利用價值,它使得我們可以根據器件的ESD敏感度來進行方便的分組和比較,并確定器件所需的ESD防護別。

表1 ESDS器件敏感度分——人體模型HBM( ESD STM5.1-1998)

等 電壓范圍

0 <250V

1A 250V~500V(不含500V)

1B 500V~1000V(不含1000V)

1C 1000V~2000V(不含2000V)

2 2000V~4000V(不含4000V)

3A 4000V~8000V(不含8000V)

3B ≥8000V

表2 ESDS器件敏感度分——機器模型MM(ANSI/ESD-S5.2-1994)

等 電壓范圍

M0 <25V

M1 25V~100V(不含100V)

M2 100V~200V(不含200V)

M3 200V~400V(不含400V)

M4 400V~800V (不含800V)

M5 ≥800V

表3 ESDS器件敏感度分——帶電器件模型CDM(EOS/ESD-DS5.3-1993)

等 電壓范圍

C0〈125V

C1 125V~250V(不含250V)

C2 250V~500V (不含500V)

C3 500V~1000V(不含1000V)

C4 1000V~2000V(不含2000V)

C5 ≥2000V

   嚴格來講,個征描述完整的器件應當同時采用人體模型、機器模型和帶電器件模型這三種模型來分。例如,征描述完整的某器件可能含有下列內容:1B(500V~1000V HBM),M1(25V~100V MM)和C3(500V~1000V CDM)。這在警示該器件的潛在用戶它需要個受控的環境,無論是通過人還是機器來完成裝配和制造操作。

我們通常依據人體模型按下列標準來劃分器件的靜電敏感度:

I 0~1999V

II 2000~3999V

III 4000~15999V

非靜電敏感 ≥16000V

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