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半导体元器件的ESD防护

time发布时间:2020-08-20 16:33
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静电是人们非常熟悉的一种自然现象。静电的许多功能已经应用到军工或民用产品中,如静电除尘、静电喷涂、静电分离、静电复印等。然而,静电放电ESD(Electro-Static Discharge)却又成为电子产品和设备的一种危害,造成电子产品和设备的功能紊乱甚至部件损坏。现代半导体器件的规模越来越大,工作电压越来越低,导致了半导体器件对外界电磁骚扰敏感程度也大大提高。ESD对于电路引起的干扰、对元器件、CMOS电路及接口电路造成的破坏等问题越来越引起人们的重视。电子设备的ESD也开始作为电磁兼容性测试的一项重要内容写入国家标准和国际标准。
静电ESD
1.静电成因及其危害
静电是两种介电系数不同的物质磨擦时,正负极性的电荷分别积累在两个特体上而形成。当两个物体接触时,其中一个趋从于另一个吸引电子,因而二者会形成不同的充电电位。就人体而言,衣服与皮肤之间的磨擦发生的静电是人体带电的主要原因之一。
静电源与其它物体接触时,依据电荷中和的物理存在着电荷流动,传送足够的电量以抵消电压。在高速电量的传送过程中,将产生潜在的破坏电压、电流以及电磁场,严重时将其中物体击毁,这就是静电放电。国家标准中定义:静电放电是具有不同静电电位的特体互相靠近或直接接触引起的电荷转移(GB/T4365-1995),一般用ESD表示。ESD会导致电子设备严重损坏或操作失常。
ESD对半导体器件的危害
2.半导体行业的ESD危害
①由于高电压和高电场所导致介质击穿而造成半导体器件失效;
②由于静电放电时的大电流造成的器件局部或者整体的过热烧毁而造成的器件失效。
ESD防护
3.半导体行业ESD防护
根据ANSIESD S20.20标准ESD防护准则,半导体防护从人、机、料、法、环五个方面入手。
①作业人员:必须穿着防静电衣物、手套与防静电鞋,佩戴防静电手环/脚环并可靠接地。养成良好的作业习惯,在无防静电措施或措施不完备的情况下远离静电敏感产品。只有完成了ESD 管控体系规定培训的人员,才能进入EPA 作业。未完成培训的个人进入EPA 时必须有完成培训的人员陪同
②设备:所有设备、仪器、作业台、凳子、货架都需要可靠接地。移动的周转小车等也要通过安装静电释放链接地。
③材料:操作环境中使用抗静电/导静电材料做成工作台面、周转/包装箱。
④方法: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),是IC设计和制造的头号难题。
⑤环境:静电的产生与环境湿度成正比,即湿度越大静电的产生越少。但高湿度的环境容易造成生锈、腐蚀,综合考虑,一般电子生产车间湿度保持在30%-70%RH。另外,也可以使用离子风扇来中和静电荷。