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ELECTRONICS WORLD ・技术交流
随着科技的发展,人们对电子产品需求日渐增加,对集成电路的要求也随之增加,静电防护是集成电路设计、封装、运输和组装中十分重要的一部分工作。本文从静电产生的原因、静电的危害以及静电放电模型出发进行分析,最后给出了在生产中静电防护的一些建议,供相关人员进行参考使用。 1 静电的产生原因
自然界中的物质都是由分子和原子所构成,原子是由带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成,其中原子核又有带正电荷的质子和不带电荷的中子所形成。在正常条件下,原子所带的正电荷数量与负电荷数脚手架扣件
量相等,因此对外不显示带电性质。最常见的静电产生方式有三种:第一,摩擦带电:当物体之间进行快速的摩擦或者相互碰撞时,不仅会在表面产生一定量的热能,而且两个接触面之间的距离也因此迅速减小;如果两者之间的距离小于物体分子力所作用的距离,并且摩擦或者碰撞所产生的能量大于一定的阈值,那么对电子束缚能力相对弱的物体将失去电子,而对电子束缚能力强的电子将得到电子。第二,感应带电:当物体处于强电场空间时,物体表面两端的正负电荷因分布不均匀而带电。第三,接触带电:当两个物体表面接触,并且存在电位差,在接触面就会发生电荷转移而带电。
2 静电危害
静电放电是一种瞬时的放电现象,发生在两个带电物体接近时,静电电荷在其间转移,其典型持续时间约150ns ,其瞬间电流可能到达几十安培,而电压甚至可能为几十千伏特。静电放电过程探究静电放电的原理,更好地对静电放电这一过程进行防护,对静电放电的放电源和放电形式进行归纳建模总结,常采用的有三种模型:(1)人体模型(Human Body Model, HBM);(2)机器模型(Machine Model, MM);(3)带电器件模型(Charged Device Model, CDM)。3.1 人体模型HBM
pwm转模拟电压
人体模型是半导体行业中最常用的放电模型,在各种复杂条件下人体均可以携带静电,然后通过在正常的处理或组装操作时将电荷转移到半导体器件,该模型旨在模拟当人体被充电(通过运动、步行等),然后通过触摸集成电路的引脚放电时所发生的情况。一次性封条
假设该设备在放电时处于较低电势,其中最坏的情况是器件设备接地。等效的HBM 电路包括HBM 电阻R=1.5kQ ,HBM 电容器C=100pF ,串联电感LS=8H 和HBM 电阻的可选杂散电容CS=1.5pF ,具有寄生元件的HBM 的等效RLC 电路如图1所示。
由于H B M 中存在较大的电阻,因此可以将放电模型等效为电流源;对于2kV 的HBM 静电放电模型,电流峰值通常为1.20A-1.48A ,上升时间为2ns-10ns ,衰减时间为130ns–170ns 。
在现实世界中,人的电阻和电容可能与此模型不同。一方面是由于环境温度和相对湿度也会影响电流波形,空气中的水分含量控制着空气阻力,在较高的湿度下,更难产生和维持电荷。
退火窑例如:走过地毯可以在低湿度下产生35kV ,而在高湿度下产生 1.5kV 。另一方面,静电放电电流随着环境温度的升高而增加。在恒定湿度下温度的升高导致空气中离子动能的增加,从而导致更高速度的流动。
浅析集成电路的静电保护
顺桨中国电子科技集团公司第二十四研究所 杨 勇 蔡建荣
图1 人体模型HBM等效电路图
将对集成电路产生作用力,对集成电路造成硬击穿和软击穿,使集成电路瞬间受到破坏或者使用寿命缩短。尤其是M0S 场效应管和JFET 结型场效应管,他们的栅极与衬底间的二氧化硅绝缘层之间的击穿电压大概在150V ,当距离带电体较近时形成脉冲放电,则栅极会产生不可逆转性烧毁从而造成集成电路损坏。
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3 常见静电放电模型分析
为了深入理解静电放电过程,