如何保護(hù)芯片免受靜電的損害

對于今天的電子產(chǎn)品，我們應(yīng)該通過在集成電路中設(shè)計堅固的ESD結(jié)構(gòu)來覆蓋所有ESD基板，但大多數(shù)情況下，工程師都默認(rèn)器件是安全合規(guī)的，很少考慮ESD保護(hù)。

ESD(Electro-Static discharge)的意思是“靜電釋放”。ESD是20世紀(jì)中期以來形成的以研究靜電的產(chǎn)生、危害及靜電防護(hù)等的學(xué)科。因此，國際上習(xí)慣將用于靜電防護(hù)的器材統(tǒng)稱為ESD，中文名稱為靜電阻抗器。

靜電放電或ESD的定義是在不同靜電電位下的靜電電荷在物體或表面之間的轉(zhuǎn)移。放電會在短時間內(nèi)釋放超高壓，在1至100納秒(ns)的千伏(kV)范圍內(nèi)?？梢韵胂?，對于這些類型的電壓和時間單位，ESD事件具有快速邊沿。當(dāng)發(fā)生這樣的事件時，靜電荷快速轉(zhuǎn)移會造成可見或不可見的火花。

ESD通常只有敏感的電子設(shè)備才能檢測到，通過觸摸沒有ESD保護(hù)的設(shè)備，個人很可能在不知不覺中對器件造成破壞性的損壞。在高度充電的ESD環(huán)境中，其封裝內(nèi)的ESD保護(hù)硅芯片將被破壞(如圖1)。

圖1.芯片ESD損壞的放大示例，顯示金屬跡線消失，鈍化破裂和一種熱遷移。 (：Maxim Integrated，應(yīng)用筆記639)

在圖1中，芯片發(fā)生ESD事件，所造成的損害是災(zāi)難性的，具有蒸發(fā)的金屬痕跡，受損的鈍化區(qū)域以及可能的電熱遷移軟錯誤。從技術(shù)上講，如果電路仍然可以工作，軟錯誤(例如規(guī)格降級)可能會在以后出現(xiàn)。

這種類型的損壞最容易在封裝過程中或在芯片組裝到PCB之前發(fā)生。IC的內(nèi)部ESD保護(hù)電路在預(yù)裝配處理和裝配操作期間為芯片提供了一些保護(hù)。在這種環(huán)境中，低阻抗接地路徑用作放電路徑。在封測環(huán)境中，低阻抗接地路徑的實現(xiàn)包括腕帶，接地地板，接地桌面和ESD電離器。一旦IC安裝在PCB中并與其他組件互連，這種受保護(hù)的環(huán)境就會大大降低。需要通過適當(dāng)?shù)腅SD控制和預(yù)防，減少ESD損壞。

人們經(jīng)常在與周圍環(huán)境相互作用時產(chǎn)生靜電火花，這些靜電會破壞芯片原本的特性，此類事故每年都會造成數(shù)十億美元的損失。在選擇最終產(chǎn)品之前，請務(wù)必遵循實驗室中的良好ESD預(yù)防措施，并查看產(chǎn)品數(shù)據(jù)表中的ESD保護(hù)規(guī)范。