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静电防护与安规.doc

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CMOS 互补金属氧化物半导体 CDM 带点器件模型 EBP 接地连接点EMC 电磁兼容性 EMI 电磁干扰 EMP 电磁脉冲 EMC 电磁敏感 EMP 防静电工作区 ESD 静电放电 HBM 人体模型 IC 集成电路 LSI 大规模集成电路 MM 机器模型 SSD 静电放电敏感器件 VLSI 超大规模集成电路 GB 国标 IEC 国际电工委员会 ISO 国际标准组织 ANSI 美国国家标准协会 GJB 国军 UL 美国安规TUV 技术检验协会 CE 欧洲安规 VDE 德国安规 CSA 加拿大标准协会我国的防静电事业起始于 20 世纪 60 年代。 电子行业防静电事业最早起步于 20 世纪70 年代中期。 CMOS 器件绝缘层的厚度 0.1um 时,其相应耐击穿电压为 80~100v,千兆位 DRAM 耐压仅为 10~20V.静电的定义:一种处于相对稳定状态的电荷。由它所引起的磁场效应较之电场效应可以忽略不计。在电子工业生产中,产生的静电具有高电位、小电量、对地分布电容小、泄露与放电时间短的特点。静电较之流动电流受环境条件,特别是湿度的影响比较。静电测量时复现性差、瞬态变化多。处于稳定状态不产生流动的电荷陈为静电。在导体中,电荷随着外施恒定不变的电场,做定向运动形成的电流陈为直流电。在导体中,电荷随着外施周期性方向变化的电场,做周期性方向变化的运动形成的电流陈为交流电。以下介绍几种常见的静电物理量纲及换算:静电电量、电阻、电容、静电电位、静电的放电能量。静电产生可分为固体起电、粉体起电和液体起电。凡有电荷存在,其周围即存在着一种弥漫于空间的特殊形态的物质,这种物质称为电场。电场具有能量,能与其其他形式的能量互相转化。静电场是电场的一种特殊形式。虽然物体中的带电粒子总是不断运动的,永远没有静止的时候。但是,如果物体所带电荷相对观察者没有宏观的位移,则可以认为物体周围的电场是静电场。该物体称为带静电或简称为带电体。缓慢变化的电场也可以按静电处理。静电屏蔽材料的定义:防止静电场通过和穿入的材料。导静电的定义:带电体上的电荷能迅速耗散和泄露,使之消失的现象。静电耗散的定义:带电体上的电荷由于静电中和、泄露、放电而使之部分或全部消失的现象,称为静电耗散。静电绝缘材料的定义:不能耗散和泄露静电静电荷的材料。两种材料在序列中排列得越远,摩擦分离后所带的电量也越大。静电感应是导体在静电场中特有的现象。所谓静电感应,就是导体在静电场中,其表面不同部位感应出不同电荷或导体上原有电荷重新分布的现象。静电放电时指当带体周围的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时,因介质电离而使带电体使上的电荷部分或全部消失的现象。任意形状的空腔导体放入静电场中,达到静电平衡时,空腔内电场强度为零。这一现象称为被动静电屏蔽。如果空腔导体内有带电体产生电场,则当导体外面不接地时,由于静电感应,导体外部仍有电场;而当导体外面接地后,外表面感应电荷由于接地而中和,电场只存在于导体空腔之内,不能达到导体外部,这也可用高斯定理予以证明。这种情况称为主动静电屏蔽。静电危害主要表现在:引起爆炸、火灾事故;给人以电击,间接引起坠落等安全事故;妨碍生产,降低生产效率;影响电子产品质量。以下几种物理效应对电子业影响较:静电荷产生的电场力、静电放电、静电电场感应。对电子工业危害最大的有下列几种方式:吸附尘埃、静电放电及产生的宽带电磁脉冲效应、静电产感应及放电。静电放电敏感器件(SSD) 对于易受静电损害的微电子器件称为静电放电敏感放电影响下发生的失效模式有所不同。半导体器件的静电损伤,大体上可分为两类失效模式:突发性完全失效和潜在性缓慢失效。器件突发性失效约占 100%,潜在性缓慢失效占 90%左右。常见的静电放电损伤的失效模式有以下几种:(1)高频小功率二极管;1)方向落电流增加、击穿电压降低;2)正向压降减小;3)电极金属溶蚀。 (2)高频小功率三极管:1)EB 结反向漏电流增大 2)b 值减少 3)噪声系数增大 4)电极金属溶蚀。在实际中,因人体静电放电造成器件失效的几率最高。MM 可以视为是最“严酷”静电放电模型。按照 GJB 规定,静电敏感器件的设计,提供的最低静电防护应达到 2000V,整机设计应能敏感器件提供最低 4000V 静电电压防护。ESD 对元器件的损害具有普遍性、随机性和不易察觉。人体静电的起电方式有以下几种:(1)摩擦带电(2)静电感应起电。影响人体带电的因素:(1)人体的起电率(2)人体对地电阻和电容。静电耗散原理:将电子生产用的各类用品用 ESD 防护材料来制备。当因各种原因在其上产生静电时,通过静电消散使其静电不能在用品某点或某区域积累,降低单位面积的静电电量,从而起到降低静电电位作用,防止静电放电的放生。防静电包装就是静电
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