ESD系列之人體放電模式Human Body Model
人體放電模式(HBM)是指因人體在地面走路、衣物磨擦,或其它因素,以致在人體上累積了相當數(shù)量的靜電荷,當人體碰觸到IC時,靜電便會經(jīng)由IC的腳位而進入IC內(nèi),再經(jīng)由IC放電到接地端(ground),如圖1所示。 此放電事件會在幾百毫微秒(ns)的時間內(nèi)產(chǎn)生數(shù)安培的瞬間放電電流,此電流容易毀損IC內(nèi)的組件。
HBM的ESD事件發(fā)生情形
CDM事件等效電路和NMOS典型的ESD實效
有關(guān)于HBM的ESD已有許多工業(yè)測試的標準規(guī)范,常用的測試標準規(guī)范包含:MIL-STD-883G method 3015.7,EIA/JEDEC JESD22-A114E,SDA STM5.1-2001,詳細情形請參閱該工業(yè)標準。人體放電模式(HBM)可用下圖的等效電路圖來仿真,其中人體的等效電容定為100pF,人體的等效放電電阻定為1.5KΩ。
人體放電模式(HBM)的工業(yè)標準測試等效電路
機器放電模式Machine Model
機器放電模式的ESD是指自動化生產(chǎn)或測試機器(例如機械手臂)本身累積了相當數(shù)量的靜電荷,當此機器去碰觸到IC時,該靜電荷便經(jīng)由IC的腳位放電。機器放電模式常用的測試標準規(guī)范為: EIA/JEDEC JESD22-A115A及ESDA STM5.2-1999,其等效電路圖如下圖所示。因為大多數(shù)機器都是用金屬制造的,故其等效電阻為0Ω,其等效電容定為200pF。由于機器放電模式的等效電阻為0Ω,其放電的過程更短,在幾毫微秒(ns)到幾十毫微秒之內(nèi)會有數(shù)安培的瞬間放電電流產(chǎn)生。
機器放電模式(MM)的工業(yè)標準測試等效電路
插座式組件充電放電模式Socket Charged Device Model
此放電模式是指IC先因磨擦或其它因素而在IC內(nèi)部累積了靜電,但在靜電累積的過程中IC并未被損傷。此帶有靜電的IC在處理過程中,當其IC腳位碰觸到接地面時,IC內(nèi)部的靜電便會經(jīng)由此IC腳位流出來,而造成了放電的現(xiàn)象。 組件充電放電模式(CDM) ESD可能發(fā)生的原因及放電的情形顯示于圖(a)與圖(b)
(圖A)
圖(A)組件充電放電模式(Charged-Device Model) 靜電放電的可能發(fā)生情形:待測IC自塑料導管中滑出時與導管磨擦后帶電,帶電的IC腳位接觸接到地面而形成放電現(xiàn)象
(圖B)
圖(B)組件充電放電模式(Charged-Device Model) 靜電放電的可能發(fā)生情形:IC自塑料導管中滑出時與導管磨擦后帶電,IC腳朝上,經(jīng)由測試者的金屬鑷子(接地的金屬工具)而放電。
此種模式的放電時間更短,僅約幾毫微秒之內(nèi),而且放電現(xiàn)象更難以真實的被模擬。因為IC內(nèi)部累積的靜電會因IC組件本身對地的等效電容而變,IC擺放的角度與位置以及IC所用的包裝型式都會造成不同的等效電容。由于具有多項變化因素難定,因此,有關(guān)此模式放電的工業(yè)測試標準仍在草案階段(ESD DSP5.3.2-2003 draft)。組件充電放電模式的等效電路圖顯示于下圖。
組件充電放電模式(CDM)的工業(yè)標準測試等效電路
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