什么是靜電敏感器件

2011-07-15 oustor

易被靜電損壞的電子器件稱為靜電敏感器件(Static Sensitive Device簡稱SSD)。由于科技時代的需要,小體積、多功能、快速度的集成電路已是目前電子工業的基本要求。增厚氧化膜,提高其耐壓性,顯然是行不通的,因此在器件的集成度越來越高的趨勢下,通常將器件氧化膜的膜厚做得越來越薄使其尺寸減少,器件的耐壓也隨之降低。半導體器件,特別是IC,根據其種類不同受靜電破壞的程度也不一樣,弱至100V的靜電也會造成破壞,具體數據見表l。

表l各種半導體器受靜電破壞的水平

元件的種類  遭受破壞的電壓范圍(V)  我廠所用元器件典型范例

VMOS器件               30~1800                     IRF640、SPP11N60S5、BSN304

MOS場效應器件    100~200                        TDA4605、TDA16846

坤化鎵場效應器件    100~300

EPROM                100                         M24C08、AT24C16

結型場效應器件    140~7000                   K30A

表面濾波器               150~500                          A號板的CF6264

運算放大器               190~2500                V號板LM3580

CMOS器件               250~3000            S、V號板AT27C010(L)

肖特基二極管    300~2500             高清上網板1N5817

薄膜電阻               300~3000

雙極型晶體管    380~7000              C1815、A1015

可控硅               680~1000              V號板SFORIB42

肖特基TTL              1000~2500

 

   從上表可以看出,元器件對靜電的敏感度是不一樣的,主要可分為以下三個級別(見表二):                       

                      表二

       敏感類別         敏感電壓閾值(V)

         1類             0 - 1999       

         2類             2000 - 3999    

         3類             4000 - 15999   

 

    敏感電壓閾值大于16000V的產品,屬于非敏感產品。

    靜電敏感元器件一般有防靜電標志,生產過程中碰到貼有這些標志的元器件時要特別注意防靜電問題:

    半導體集成電路在設計上對防靜電失效采取了保護措施,能為最敏感的元器件提供最低2000V的靜電放電設計保護,如增加保護電阻和嵌位二極管使之具有較強的抗靜電能力。盡管靜電防護設計成效很大,但因為受到結構設計微小型化和產品基本構造原理的局限,畢竟只能將敏感電壓閾值提高到一定程度。另一方面,該電壓閾值還與元器件的制造工藝有密切關系。所以在器件應用時,仍需采取各種有效措施來防止器件受到靜電損傷。

    靜電放電(ESD)失效可以是熱效應,也可以是電效應,這取決于半導體集成電路承受外界過電應力的瞬間以及器件對地的絕緣程度。若器件的某一引出端對地短路,則放電瞬間產生電流脈沖形成焦耳熱,使器件局部金屬連線融化或芯片出現熱斑,以至誘發二次擊穿,這就是熱效應。若器件與地不接觸,沒有直接電流通路,則靜電源不是通過器件到地直接放電,而是將儲存電荷傳到器件,放電瞬間表現為過電壓導致介質擊穿或表面擊穿,這就屬于靜電效應。

    靜電敏感元器件被靜電損傷后主要表現為兩種形式,即硬擊穿和軟擊穿。電子元器件被靜電破壞后,約有90%產生軟擊穿,而10%左右被完全破壞。電視機中的靜電敏感元器件發生硬擊穿后,往往會產生某種故障,在生產過程中可以馬上檢驗出來,不留隱患。而被軟擊穿的元器件,通常在事故發生后6天~6個月后工作性能發生變化,這種變化可以導致間接性故障,通常引發參數暫時性的漂移、不穩定或是帶負載能力變差。軟擊穿還會使器件耐壓降低,在加上額定電壓的1/4時便會損壞。電視機中的靜電敏感元器件發生軟擊穿后,不易產生故障,在生產過程中不易檢驗出來,存在隱患。

 

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