别让静电废了你的芯片!这四点,一点都不能含糊

时间:2018-06-14 13:33来源:得捷电子DigiKey

摘要:所谓“静电放电敏感(ElectrostaticDischargeSensitive,或简称ESDS)”的集成电路,在安装到印刷电路板之前需要受到防高压保护。在大多数情况下,由于IC处理不当会产生环境静电,造成有害的浪涌电压,即放电现象。不幸的是,工程人员未能察觉IC已受损,仍进行测试或组装,由此造成损失。

所谓“静电放电敏感(Electrostatic Discharge Sensitive,或简称ESDS)”的集成电路,在安装到印刷电路板之前需要受到防高压保护。在大多数情况下,由于IC处理不当会产生环境静电, 造成有害的浪涌电压, 即放电现象。不幸的是, 工程人员未能察觉IC已受损,仍进行测试或组装,由此造成损失。
 

静电放电从何而来?
 
通常静电放电(ESD)发生于以下两种情况:
1. 接触放电 - 两个不同电位物体之间的表面直接接触后,通过高压开关放电
2. 空气放电 - 两个高静电场物体接近时,通过空气放电的
 
静电荷一般会累积于绝缘体物质,例如乙烯塑料、绝缘塑胶鞋、塑料包装或未接地的焊锡烙铁等。当电荷在物体上累积到一定强度时,就会向接近物料发生放电现象。累积电荷量会因应物料及周边环境有所不同,例如:

在地毯上行走 : 15,000V
在乙烯基地板 (Vinyl Floor) 上行走:5,000V
从包装中取出气泡包 (Bubble Pack):20,000V
(注:假设在相对湿度40%的环境下)
 
由于容易产生静电的物料普遍使用于工作场所内,所以用于处理IC的工作台需要具备良好的ESD控制,以防止ESD对正在处理中的IC的损害。
 
防静电工作台的四个要点
 
在处理IC过程中,因作业环境、程序及接触材料的不同,所实施的静电危害防范方法也会有所不同。以下是基本的防范设施建议,如图1所示。
 
 
图1,高静电控制的IC处理工作台
 
ESD防护托盘及分流器
需留意托盘及分流器中使用的保护物料,跟据ANSI/ESD S541标准,包装物料的表面电阻需介于104和1011欧姆之间,故有些生产商也会在规格书内作出标示, 例如DESCO 公司的57000 ESD防护托盘系列 :
 
 
图2,DESCO公司的57000 ESD防护托盘系列
 
ESD静电控制接地垫 - 保护桌面
ESD 保护桌面物料除了提供防静电工作表面区域,限制静电产生,同时也让放置在工作面上的导电物体上去除电荷, 所以保护物料的接地电阻值不会太高, 以免阻碍电荷流动。跟据ANSI/ESD S4.1标准,物料表面电阻应介于106-109欧姆,例如SCS 公司的8200  系列产品:
 
 
图2,SCS公司的8200系列ESD保护桌面
 
ESD静电控制接地垫 – 保护地面
保护地面产品一般可分为三类:导电 (Conductive)、静电耗散 (Static Dissipative) 及绝缘( Insulation)。根据ANSI/ESD S20.20标准,导电地板或垫子的表面电阻要少于109欧姆,例如ACL Staticide Inc 公司型号为6836 的产品。
 
 
图3,ACL Staticide Inc 公司6836型导电地垫 
 
静电耗散类型产品表面电阻少于1011欧姆,例如SCS 公司的AFM 系列:
 
 
图4,SCS公司的AFM系列经典耗散型地垫
 
大于此参数的表面电阻可以称为“绝缘”。

工程小贴士
导电物料 : 通常用于地板上有一定程度绝缘积聚物(污垢、沙子和其他绝缘颗粒)的ESD 控制
静电耗散物料: 最好用于理想及已受控的工作台的ESD控制
绝缘物料:用于高电压应用或测试站,防止电流传导可能对操作人员或设备造成危害
 
接地手带

跟据IEC61340国际标准,106欧姆电阻通常用于腕带接地电阻值。如果操作员触摸通电导体,对于正常的市电电源,该电阻器会将流过人体的电流限制在500毫安以内。例如SCS公司Highland 系列。
 
 
图5,SCS公司的Highland系列接地手带
 
本文小结
为防止IC 在组装前和处理中受到ESD高静电放电的伤害,构建一个静电控制的工作台是必须的,建议有以下的选料方向:

建议托盘及分流器、 工作桌面、地或垫子及工作人员身体必须有合适的ESD保护;
留意应用产品内的IC是否有静电放电敏感的等级或要求,需要小心处理;
根据工作环境选择适合的导电、静电耗散或/及绝缘物料。

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