? ? ? ? 靜電是我們身邊的不速之客，靜電放電(ESD,?electrostatic?discharge)?已經成為電子工業的隱形殺手。一方面隨著納米技術的日益發展，集成電路的集成密度越來越高，相應的耐靜電擊穿電壓(Vesd)也越來越低，另一方面，一些表面電阻率很高的高分子材料如塑料、橡膠制品的廣泛應用以及現代生產過程的高速化,?使靜電能積累到很高的程度,具備了可怕的破壞性,僅美國電子工業每年因ESD造成的損失就達幾百億美元。ESD是電子工業中普遍存在的＂?硬病毒＂，在某個內外因條件具備的時刻便會發作，針對這把高懸的達摩克利斯之劍，可以遵循以下四項原則，建立起有效的靜電控制程序。?

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? ? ? ??把靜電控制體現到設計中?

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? ? ? ??要做到更為有效的ESD控制，首先在器件和產品的設計中，應充分體現靜電防護的思想，在器件內部設置靜電防護元件(ESD?Protection?Device)，盡量使用對靜電不敏感的器件以及對所使用的靜電放電敏感(ESDS,?ESD-sensitive)器件提供適當的輸入保護，使其更合理地避免ESD的傷害。?

? ? ? ??MOS工藝是集成電路制造的主導技術,?以金屬－氧化物－半導體場效應管為基本構造元件。由于MOS器件中場效應管的柵、源極之間是一層亞微米級的絕緣柵氧化層，故其輸入阻抗通常大于1000M?，并且具有5pF左右的輸入電容，極易受到靜電的損害。因此，在MOS器件的輸入級中均設置了電阻-二極管防護網絡，串聯電阻能夠限制尖峰電流,?二極管則能限制瞬間的尖峰電壓。器件內常見的防護元件還有：電容、雙極晶體管、可控硅整流器（SCR，見圖1）等,?ESD發生時，它們在受保護器件之前迅速作出反應，將ESD的能量吸收、釋放，使被保護器件所受沖擊大為降低。正常情況下，防護元件在其一次崩潰(First?Breakdown)區內工作，不會受到ESD損傷，一旦外加電壓或電流過量(Overstress)，進入二次崩潰(Secondary?Breakdown)區的防護元件將受到不可逆轉的損害，失去對器件的保護作用。 ?

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? ? ? ??目前許多廠家已經研制出具有內部保護電路的器件，一系列相應的測試標準也已頒布執行，如MAXIM公司研制的模擬開關MAX4551,具有?15kV的ESD保護功能，它們必須在正常工作、停機模式和斷電狀態下,依據IEC1340-3-1人體模型（見圖2）、IEC?1000-4-2空氣間隙放電、IEC?1000-4-4快速瞬變(FTB)放電等標準，接受多項模擬ESD測試，確保符合IEC1000－4－2?Level?4?的要求。?

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? ? ? ??整機產品設計時，可在ESDS器件最易受損的管腳處（例如Vcc和I/O管腳），根據被保護電路的電特性、可用的電路板空間決定加入抑制電路或隔離電路。以應用很廣的瞬態電壓抑制器（TVS）為例，當受到外界瞬態高能量沖擊時，TVS以皮秒級的速度，將其瞬態電壓保護二極管兩極間的高阻抗變成低阻抗，吸收高達數千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預定值，被保護器件可免受ESD的損傷。TVS具有響應時間快、瞬態功率大、漏電流低（＜1?A）、箝位電壓易控制、體積小等優點，可有效地抑制共模、差模干擾，是電子設備ESD保護的首選器件。?

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? ? ? ??此外,生產環境的防靜電設計也是ESD控制的關鍵所在,設計的依據是電子器件絕緣膜耐靜電擊穿電壓(Vesd)、整機中敏感器件的Vesd以及生產設備的耐靜電性能。制造商必須定義和堅持一個特殊的ESD控制級別，該級別由生產過程中最為敏感的元件所決定，生產環境必須保障該級別的安全性。當不知道最敏感元件的級別時，制造商應該執行EIA-625?標準，它將ESD保護的工作區域定義為"安全區"，不包含可能產生高于200V的放電源。國際上已有多篇論文提出以二次崩潰電流做為靜電敏感級別的判定依據，能夠精確測量二次崩潰電流的傳輸線觸波發生器(TLPG)也已成為ESD防護研發中的重要工具。?
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? ? ? ??堅持預防為主，消除產生靜電的過程?

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? ? ? ??顯然，設計不是完整的答案。逃避ESDS元件和產品是不現實的，但是在生產和儲運過程中盡可能地減少產生靜電的工序和材料，可以在很大程度上消除靜電的產生與積累。?

? ? ? ??電子產品的生產，視靜電如虎。由于靜電破壞于無形，故消除ESD危害要以預防為主，防患于未然。作業區中必須設置靜電保護區域(EPA,?electrostatic?protected?area)，IEC1340-5-1（1995）《電子器件防護規范一般要求》中，對EPA給出了一個形象的配置實例圖（見圖3），該模型一直被眾多的電子產品制造廠家所采用。它的核心是等電位搭接，即將圖中標注的所有人員、材料、工作面連接在一起并電氣連接到公共地，防止不同物體之間產生電位差，因為ESD不會發生在保持相同電勢或零電勢的材料之間，所以EPA環境中的ESDS器件或電路板，都可以免受ESD損害。?

? ? ? ??為抑制靜電的產生和積累，EPA區域內應盡量避免使用表面電阻率高的普通塑料、聚乙烯、苯乙烯制品，如化纖地毯、尼龍服、布質儀器罩等，這些物品一經磨擦就會產生靜電且不易釋放；要盡可能地減少塵埃，塵埃粒子通常附著電荷；操作者應杜絕用手、服裝觸及電路板和各種IC引腳；清洗印刷電路板(PCB)時，只使用ESD認可的自然毛刷和溶劑；在所有操作和檢查中盡可能地減少印刷電路裝置(PCA,?printed?circuit?assembly)的移動，可能的話減少操作次數；器件應存儲在完全閉合的屏蔽容器內，或者引腳朝下放在耗散性接地墊子上；PCB或器件上跟蹤工作過程(WIP,?work?in?process)的標簽也應使用靜電耗散性標簽。?

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? ? ? ??敏感器件的物流也是一個不容疏忽的環節。在這個過程中，元器件不可避免地要與外包裝相摩擦產生靜電，而且暴露在外界電場中(如經過高壓設備附近)的敏感器件也極易受到破壞，很可能在我們還沒有意識到的狀況下，敏感器件已經受損，因此儲運時應采用耗散性或防靜電屏蔽包裝，不能用易產生靜電的尼龍及普通塑料制品，且只在準備使用時才將ESD器件從包裝中取出來。靜電耗散材料?(?dissipative?materials?)提供了靜電的緩慢泄放通道，可以防止快速放電，常用于運輸雙列直插式封裝的器件；防靜電包裝由導電的特殊塑料制成，當器件在內部移動時，不會產生靜電，可以防止元件引腳間出現較高的電勢差，適合運輸帶引腳的器件；而屏蔽，是指用金屬物將敏感器件緊密包圍起來，形成"法拉第籠"(faraday?cage)，這樣既能抑制靜電的產生，又可防止外界電場對敏感器件放電，典型應用如金屬化裝運袋,它的內層是聚酯薄膜(Mylar)，然后噴涂連續的鋁層,這種包裝適用于任何距離的裝運，但封口處必須完全閉合。?
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