静电放电(ESD)是指电子产品在制造、运输、存储和使用过程中,由于静电电荷的不稳定性而产生的电荷放电现象。这种放电电流可以轻易地破坏微小的电子元器件,尤其是芯片和集成电路。ESD潜在破坏指的是电子元件暴露在ESD环境下,虽然目前并没有立即损坏,但后续可能会在使用过程中逐渐发生不稳定故障,严重影响稳定性和可靠性。
ESD潜在破坏的产生原因主要有以下几个方面:
1)不完整的外观密封:电子元件不完全的外观密封会导致其接触了ESD环境中潜在的高压电荷从而威胁晶体管的稳定性。
2)不良的处理工艺:电子元件在其制造过程中不良的处理工艺(如晶圆加工过程中的电解抛光工艺等)可能会导致其表面不均匀挥发,形成热点从而引发ESD潜在破坏。
3)缺乏适当的抗静电装置:电子元件本身和相关的电气器件过于敏感缺乏抗静电装置,不但会降低元件的阻抗而且很快失去电能,从而引发ESD潜在破坏。
ESD潜在破坏的预防需要各个环节共同落实,具体步骤如下:
1)提高员工的防静电意识:要给员工提供必要的培训,告知他们静电的产生及如何预防
2)制定静电控制计划:这个计划需要把物料出厂、库房贮存、清洁、装配、测试等各个流程全面考虑在内,设计出预防ESD潜在破坏的各项控制措施。
3)建立静电控制区:设置人员进出口,并布置好最少、必要的电气引线、信号线缆、电源与地展板、静电接地块、供应电压源、可移动静电控制工作台及脚垫等防静电措施。
4)使用抗静电器件: 在整个生产过程中,要尽量使用有抗静电能力的器件,例如可以使用抗静电材料,抗静电手套等物品来降低ESD潜在破坏的风险。
为了避免ESD潜在破坏的发生,需要对电子元件进行ESD静电放电检测实验。根据美国军用标准MIL-STD-883E,晶体管ESD静电放电检测实验需要符合以下基本要求:
1)测试样品应是真实组装过的电学器件,即包括引脚、引线和表面贴装元件。如果估算的等效模型不准确,测试结果将会失去意义。
2)测试环境的ESD空气电荷密度必须高于50,000V/cm2,操作人员需要穿ESD防护服,使用ESD防护器具。
3)在室温25℃和温湿度固定时进行测试。
4)每个器件应缓存5次,不能有意外中断。
测试结果是ESD放电活动辐射到测试器件的输出电路并短距离电触发。