
ESD解释:
ESD的全称是Electro-Static discharge,中文意思是“静电放电”。指具有不同静电荷电位的物体相互靠近或直接接触而引起的电荷转移。简单来说,就是电荷瞬间从一个物体移动到另一个物体,形成电荷转移的过程,即静电电荷在具有不同静电势(电位差)的物体或表面之间转移,即静电放电的现象。在EMC领域,我们习惯称之为静电放电抗扰度测试。详情请参考国际标准IEC-61000-4-2/GBT 17626.2。有接触放电和电磁场击穿介质放电。
ESD示例:
(1)雷雨天气中的闪电,因为空空气中有一些尘埃粒子等。积累的正电遇到大地的负电,产生放电。
(2)在干燥的天气里,你触摸另一个人所产生的触电感。
(3)在铺有地毯的地板上行走后触摸金属门把手而导致触电。
(4)冬天梳头或脱毛衣时的电火花。
ESD产生原理:
由直接接触或静电感应引起的具有不同静电荷电势的物体之间的静电荷转移。通常情况下,静电场的能量达到一定程度后,就会突破介质而放电。
电荷的概念:
是带电物质、原子或电子等携带的电量。是单位库仑(标为C)。我们常常把“带电粒子”称为电荷,但电荷本身并不是“粒子”,只是为了描述方便,我们常常把它们想象成粒子。收费只是一个衡量标准。(世间万物都是带电的,只是因为带了两种电荷,一正一负,数量相等,所以才相互抵消。)
分子:保持物质化学性质的粒子;
原子:化学变化中最小的粒子。原子中心的原子核有质子和中子,电子围绕原子核运动。
电子:质量最小、电量最小的粒子(现在称为分数电量);
离子:以带正电荷(正离子)或负电荷(负离子)的原子或分子形式存在。
单晶:由某些规则的原子序列组成的晶体;
多晶:小单晶的**;
水晶:由反映水晶特征的基本单元在三维空间中叠加而成空。基本单位称为单位细胞;
质子数=电子数= >电中性
质子数>:电子数= >正电
质子数<电子数= >电负性
同性电荷相斥,异性电荷相吸,导体上的电荷是可移动的,而绝缘体上的电荷是不可移动的,也就是说绝缘体上的电荷不能通过接地来中和。
静电的产生:
产生静电有两种方式。静电是静电荷,是电子分布不均匀的结果。主要是摩擦产生的。其他的如电场感应和直接充电是摩擦起电和感应起电。
影响收费金额的因素:
摩擦电荷的极性和强度由摩擦电序列决定。湿度越高,静电越低。在50%湿度下产生的静电量大约是在10%湿度下产生的静电量的5-20%。这也与电荷产生的速度有关;摩擦起电的相对位置;接触紧密度;摩擦系数;分离率。放电率:材料的导电性;相对湿度;地表水汽分布;重新接触的速度甚至与一些不确定因素有关。
1.摩擦起电
a)当两种不同性质的材料(其中至少一种是绝缘体)接触并分离时,电荷从一种材料转移到另一种材料。
b)带电荷的物质带负电,反之亦然。
c)产生的电荷类型与两种材料的相对位置有关。
可以判断任意两种材料摩擦后的电极性。在摩擦起电过程中,两种材料之间的距离越远,各自产生的电荷越多。
2.感应电气化
a)非接触方法
b)当导电材料足够接近时,来自静电源的静电场将导致导电材料表面上的电荷分离。
静电放电模型:
(1)人体模型
人体模型& # 8211;HBM),HMB是最早和最重要的ESD模型之一。
HBM是工业标准(MIL-STD-883x)中定义的传统测试模式。人体是带电的,尤其是在干燥的冬天。当它经常碰到门把手时,会有带电的感觉。这是人类活动的结果。静电荷积聚在人体上。当我们接触芯片时,人体上的静电通过ic的引脚进入芯片,然后通过IC对地放电。(这不仅发生在接触引脚时,因为封装的ic表面上有静电荷,而且也发生在接触封装的IC时。)放电过程瞬间发生,几纳秒就把IC元件烧坏了。
(2)毫米机器放电模型(毫米)
机器放电模式,即用机器设备代替人体,主体部分的变化改变测试模式。在这种情况下,意味着静电荷在机器设备上积累,当它与ic接触时,它使芯片放电,从而破坏电路。机器放电模式,工业标准EIAJ-IC-121方法20。MM测试电路与HBM类似,取值变化如下:电容值200pf,充电电压500V,充电电阻100欧姆,放电部分加>:500nH电感(电感与电流无关,电感XL=2πfL,f为频率)。因为大部分机器都是金属的,等效电阻极小,导致瞬间放电电流巨大(几安培)。模型在日本被广泛使用,也被称为日本模型。与家具型号不同的是,它主要由200pf的极低电阻(< 10ω)电容串组成,而不是通常串联的电阻。机器的典型代表,如带电和绝缘机器人臂、车辆、绝缘导体等。机器放电的波形与家具模型的预期波形相似,不同的是充电电容更大。典型的机器模型放电波形具有小电阻(< 10ω),峰值电流为几百安培,持续时间(由放电路径的电感决定)为几百纳米。
(3)CDM组件收费模式(CDM)
在这种模式下,电荷在IC本身积累,这可能是由于与引脚摩擦或与其他物体的静电荷接触而使其自身带电。直接接地或间接接地形成的一种放电现象。由于引起放电的成分不同,这种现象的模拟非常困难。这种现象说明IC在生产过程中可能会被损坏,比如IC在传输过程中被充电,安装到电路板上就接地损坏。有时在测试过程中可能会损坏。CDM的等效电路因不同情况而异。因为封装小,电容和电感值也小,大概5pf和10nH。CDM的放电时间很短,1ns电流就能冲到15安培的峰值,所以这种现象更容易对IC造成损害。CDM和HBM之间没有相关性,一个成功的CDM测试并不能预测HBM对器件会有什么影响!
(4)其他FIM/IEC/电子枪电磁场感应模型,FIM)
这种模式类似于CDM,只是IC的充电方式不同。在这种模式下,IC在电场环境下通过感应充电,放电方式类似于CDM。这种模式是工业标准(JESD22-C101)。详情请阅读相关标准。
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