越尔兴带你初步了解关于ESD静电防护

022-88519721

联系电话：

YEARSHINE

TECHNOLOGY

行业资讯

当前位置：

首页 >> 公司动态 >> 越尔兴带你初步了解关于ESD静电防护

越尔兴带你初步了解关于ESD静电防护

静电放电（ESD：Electrostatic Discharge），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（EOS：Electrical Over Stress）破坏的主要元凶。因为静电通常瞬间电压非常高（>几KV），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点路径，瞬间使得电子元件或系统遭到静电放点的损坏，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。
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击穿而导通，我们称之为钳位二极管。静电保护就是利用反向截止的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击穿而形成旁路通路保护了内部电路或者栅极。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，所以它是可恢复的，但热击穿是不可恢复的，因为热量聚集导致硅被烧毁了。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。
根据静电的产生方式以及对电路的损伤模式不同通常分为四种测试方式：人体放电模式（HBM）、机器放电模式（MM）、元件充电模式（CDM）、电场感应模式（FIM），但是业界通常使用前两种模式来测试。
1.人体放电模式（HBM）
当人体摩擦产生了电荷突然碰到芯片释放的电荷导致芯片烧毁击穿，秋天和别人碰触经常触电就是这个原因。
2.机器放电模式（MM）
当机器移动产生的静电触碰芯片时由pin脚释放，次标准为EIAJ-IC-121 method 20(或者标准EIA/JESD22-A115-A)，等效机器电阻为0 (因为金属)，电容依旧为100pF。由于机器是金属且电阻为0，所以放电时间很短，几乎是ms或者us之间。但是更重要的问题是，由于等效电阻为0，所以电流很大，所以即使是200V的MM放电也比2kV的HBM放电的危害大。而且机器本身由于有很多导线互相会产生耦合作用，所以电流会随时间变化而干扰变化。
ESD的测试方法类似FAB里面的GOI测试，指定pin之后先给他一个ESD电压，持续一段时间后，然后再回来测试电性看看是否损坏，没问题再去加一个step的ESD电压再持续一段时间，再测电性，如此反复直至击穿，此时的击穿电压为ESD击穿的临界电压(ESD failure threshold Voltage)。通常我们都是给电路打三次电压(3 zaps)，为了降低测试周期，通常起始电压用标准电压的70% ESD threshold，每个step可以根据需要自己调整50V或者100V。
另外，因为每个chip的pin脚很多，一个个pin测试还是组合pin测试，所以会分为几种组合：I/O-pin测试(Input and Output pins)、pin-to-pin测试、Vdd-Vss测试(输入端到输出端)、Analog-pin。
1.I/O Pins
分别对input-pin和output-pin做ESD测试，而且电荷有正负之分，所以有四种组合：input+正电荷、input+负电荷、output+正电荷、output+负电荷。测试input时候，则output和其他pin全部浮接(floating)，反之亦然。
2.pin-to-pin
静电放电发生在pin-to-pin之间形成回路，但是如果要每每两个脚测试组合太多，因为任何的I/O给电压之后如果要对整个电路产生影响一定是先经过VDD/Vss才能对整个电路供电，所以改良版则用某一I/O-pin加正或负的ESD电压，其他所有I/O一起接地，但是输入和输出同时浮接(Floating)。
3.Vdd-Vss之间静电放电
只需要把Vdd和Vss接起来，所有的I/O全部浮接(floating)，这样给静电让他穿过Vdd与Vss之间。
4.Analog-pin放电测试
因为模拟电路很多差分比对(Differential Pair)或者运算放大器(OP AMP)都是有两个输入端的，防止一个损坏导致差分比对或运算失效，所以需要单独做ESD测试，当然就是只针对这两个pin，其他pin全部浮接(floating)。

上一篇：产品规格书升级公告函

下一篇： YS4913霍尔开关......