主营产品:静电放电发生器静电放电枪雷击浪涌发生器群脉冲发生器数显维氏硬度计标准光源箱
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静电放电(ESD)的模型以及工业测试标准


静电放电(ESD)的模型以及工业测试标准
    因ESD产生的原因及其放电的方式不同,ESD目前大体上被分为下列四类:
(1) 人体放电模型 (Human-Body Model, HBM)
(2) 机器放电模型 (Machine Model, MM)
(3) 元件充电模型 (Charged-Device Model, CDM)
(4) 电场感应模型 (Field-Induced Model, FIM)
    下面是四类静电放电现象详加说明,并比较各类放电现象的电流大小
    1 人体放电模型 (Human-Body Model, HBM) :
  人体放电模型(HBM)的ESD是指因人体在地上走动摩擦或其他因素在人体上已累积了静电,当此人去碰触到IC
时,人体上的静电便会经由IC的脚(pin)而进入IC内,再经由IC放电到地去,如图2.1-1(a)所示。此放电的过程会在短到几百毫微秒(ns)的时间内产生数安培的瞬间放电电流,此电流会把IC内的元件给烧毁。不同HBM静电电压相对产生的瞬间放电电流与时间的关系。对一般商用IC的2-KV ESD放电电压而言,其瞬间放电电流的尖峰值大约是1.33 安培。


CLASSIFICATION Sensitivity
  Class 1 0 to 1,999 Volts
  Class 2 2,000 to 3,999 Volts
  Class 3 4,000 to 15,999 Volts

人体放电模型(HBM)的工业标准测试等效电路和耐压能力等级分类

2 机器放电模型 (Machine Model, MM)
  机器放电模型的ESD是指机器(例如机械手臂)本身累积了静电,当此机器去碰触到IC时,该静电便经由IC的pin放电。此机器放电模式的工业测试标准为 EIAJ-IC-121 method20,其等效电路图如图所示:

CLASS STRESS LEVELS
M0 0 to <50V
M1 50 to <100V
M2 100 to <200V
M3 200 to <400V
M4 400 to <800V
M5 >800V

机器放电模型(MM)的工业标准测试等效电路及其耐压能力等级分类
     因为大多数机器都是用金属制造的,其机器放电模型的等效电阻为0Ω,但其等效电容定为200pF。由于机器放电模型的等效电阻为0,故其放电的过程更短,在几毫微秒到几十毫微秒之内会有数安培的瞬间放电电流产生。有关2-KV HBM与200-V MM的放电电流比较,显示于图中。
  虽然HBM的电压2 KV比MM的电压200V来得大,但是200-V MM的放电电流却比2-KV HBM的放电电流来得大很多,因此机器放电模式对IC的破坏力更大。在图中,该200-V MM的放电电流波形有上下振动(Ring)的情形,是因为测试机台导线的杂散等效电感与电容互相耦合而引起的。

    人体放电模型(2-KV) 与机器放电模型(200V) 放电电流的比较图另外在国际电子工业标准 (EIA/JEDEC STANDARD) 中,亦对此机器放电模型订定测试规范 (EIA/JESD22-A115-A),详细情形请参阅该工业标准。

3 元件充电模型 (Charged-Device Model, CDM)
  此放电模式是指IC先因摩擦或其他因素而在IC内部累积了静电,但在静电累积的过程中IC并未被损伤。此带有静电的IC在处理过程中,当其pin去碰触到接地面时,IC内部的静电便会经由pin自IC内部流出来,而造成了放电的现象。
  此种模型的放电时间更短,仅约几毫微秒之内,而且放电现象更难以真实的被模拟。因为IC内部累积的静电会因IC元件本身对地的等效电容而变,IC摆放的角度与位置以及IC所用的包装型式都会造成不同的等效电容。由于具有多项变化因素难定,因此,有关此模型放电的工业测试标准仍在协议中,但已有此类测试机台在销售中。该元件充电模型(CDM) ESD可能发生的原因及放电的情形显示于下面图中。该元件充电模型静电放电的等效电路图显示下面电路等效图中。

    Charged-Device Mode静电放电可能发生的情形。IC自IC管中滑出后,带电的IC脚接触接到地面而形成放电现象。



4 电场感应下面(Field-Induced Model, FIM)
  此FIM模型的静电放电发生是因电场感应而起的。当IC因输送带或其他因素而经过一电场时,其相对极性的电荷可能会自一些IC脚而排放掉,等IC通过电场之后,IC本身便累积了静电荷,此静电荷会以类似CDM的模式放电出来。有关FIM的放电模型早在双载子(bipolar)电晶体时代就已被发现,现今已有工业测试标准。在国际电子工业标准(EIA/JEDEC STANDARD) 中,亦已对此电场感应模型订定测试规范 (JESD22-C101),详细情形请参阅该工业标准。
    对于静电放电(ESD)的模型以及工业测试标准问题,本文有比较详尽的解释,希望对广大读者有所帮助。

    如想了解静电放电发生器的详细资料,可点击链接:www.dgzhongsheng.com/ProductShow.asp
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