在電子通訊產品的設計、試驗、生產、調試、運行或維修過程中，由於靜電放電(ESD)，可能幹擾產品的工作,引起產品電子元器件的損壞
，導致產品故障甚至釀成嚴重事故，由此造成的損失是十分驚人的。然而，ESD問題的涉及麵很廣，它不但可以影響企業的各個部門

，還能影響到材料的供應商和產品的使用者。因此
，很難製定一個防護所有ESD問題的控製方案。本文首先分析了ESD的危害
，然後分析了目前一些ESD防護方案的缺陷
，最後提出了新的ESD防護設計策略，並防護方法做了進一步分析。


1、ESD帶來的危害

對於電子通訊產品，靜電是一種很有害的電能
，ESD是一個潛在的殺手。

(1)ESD造成元器件失效。當帶電物體通過器件形成一個放電通路時或帶電器件本身有一個放電通路時，就會產生ESD而造成器件的失效，失效模式有突發性完全失效和潛在性緩慢失效：突發性完全失效，器件的芯片介質擊穿或燒毀、一個或多個電參數突然劣化和完全失去規定功能的失效。通常表現為開路、短路以及電參數嚴重漂移,概率約10％；潛在性緩慢失效，器件受到ESD造成輕微損傷,器件的性能劣化或參數指標下降而成為隱患，使該電路在以後的工作中,參數劣化逐漸加重，最終失效，概率約90％。

(2)ESD使信息出錯。邏輯電路誤動作試驗表明，ESD屬shu於yu脈mai衝chong幹gan擾rao
，對dui某mou電dian子zi通tong訊xun產chan品pin進jin行xing靜jing電dian接jie觸chu放fang電dian，可ke在zai設she備bei內nei部bu許xu多duo位wei置zhi測ce量liang到dao一yi個ge幅fu值zhi為wei幾ji十shi伏fu的de幹gan擾rao脈mai衝chong，正zheng是shi這zhe個ge幹gan擾rao脈mai衝chong，引yin起qi了le信xin息xi出chu錯cuo,邏輯電路翻轉，導致產品的故障。ESD也可產生頻帶幾百千赫一幾十兆赫、電平高達幾十毫伏的電磁脈衝幹擾
，當這個電磁脈衝幹擾藕合到產品的敏感電路時，也會引起信息出錯,導致產品的故障。

(3)高壓靜電吸附塵埃微粒靜電電荷易吸附塵埃微粒，汙染PCB板和半導體芯片，使其絕緣電阻下降，影響器件工作。嚴重時會引起器件故障(例如：CMOS電路發生門鎖)。

2、現行ESD防護設計方案的缺陷

現行的ESD防護方案大都存在著問題，表現在電氣應力(EOS:ElectricalOverstress)與ESD的區分和係統類型的識別兩個方麵。

(1)EOS和ESD的區分：實際上
，ESD是EOS的一種特殊情況
，但是在確定ESD防護方案時，卻常常將ESD和EOS的性能指標相混淆，把EOS防護的性能指標當作ESD來對裝置來加以要求，這樣將可能導致對裝置ESD防護的失敗。

(2)係統識別：係統ESD防護方案的確定依賴於對係統的識別。不同類型的係統采取的ESD防護措施應是不同的。現行的一些防護方案連基本的係統識別都沒有
，就展開了對係統的防護討論和要求,這樣是不妥當的。按照對ESD的敏感類型不同
，可以將係統分成兩類:電壓敏感(VS)和能量敏感(ES)。如果它對電壓敏感,防護時就需要很小心，如可以使用一些特殊的材料
，放置在一些特定的操作位置;如果它對能量敏感
，防護條件相對前者就不需要太苛刻。有效地識別係統是必需的。雖然實際中很少使用VS裝置
，但對於一個未經識別的係統來說，應將它作為對VS類型來處理，避免可能引發的ESD損傷。

3
、ESD防護方案的再設計

3.1再設計應遵循的原則

(1)明確ESD防護方案的等級。ESD防護包含兩個等級：基本防護和全麵防護。ESD “基本防護"方案包括傳導性工作麵接地、人員腕帶接地(1MΩ電阻接地)、聚乙烯保護包裝、人員1h～2h基本的ESD培訓這4個要素。ESD“全麵防護"方案需要在基本等級的基礎上增加額外的防護措施。它要求對裝置的ESD防護是全麵的,如ru對dui裝zhuang置zhi進jin行xing雙shuang層ceng包bao裝zhuang，在zai包bao裝zhuang外wai層ceng增zeng加jia一yi個ge金jin屬shu箔bo片pian包bao裝zhuang。明ming確que待dai防fang護hu係xi統tong的de等deng級ji是shi確que立li防fang護hu方fang案an的de基ji礎chu工gong作zuo。隻zhi有you確que定ding了le係xi統tong防fang護hu的de等deng級ji，才cai可ke以yi采cai取qu具ju體ti的de防fang護hu措cuo施shi進jin行xingESD防護。

(2)遵從各類標準的性能指標要求。ESD防護方案的確立還必須要遵從工業
、軍事或者生產企業的標準。這些標準可以為ESD的包裝、操作和電路設計提供有效的防護措施和具體的操作步驟。

(3)進行ESD管理。ESD防護方案是否有效,重要的是ESD管理。ESD管理可以確定防護方案執行、人員訓練
、維護ESD防護設施的花費(Cost)情況。結合故障診斷
，還可以獲取方案對於減少ESD損傷概率的影響等信息，從而為防護方案的實施提供參考標準。ESD管理必須在係統防護的過程中加以實施，才能使各方麵達到協調,從而使防護方案能夠有效地發揮作用。

3.2再設計的具體方法

(1)確立係統防護等級。即便對所有的VS裝置都采取抗ESD措(cuo)施(shi)，仍(reng)然(ran)會(hui)存(cun)在(zai)防(fang)護(hu)上(shang)的(de)不(bu)確(que)定(ding)性(xing)
，工(gong)程(cheng)人(ren)員(yuan)仍(reng)然(ran)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)相(xiang)關(guan)測(ce)試(shi)來(lai)驗(yan)證(zheng)防(fang)護(hu)措(cuo)施(shi)和(he)操(cao)作(zuo)步(bu)驟(zhou)的(de)有(you)效(xiao)性(xing)
，而(er)有(you)些(xie)額(e)外(wai)的(de)防(fang)護(hu)措(cuo)施(shi)甚(shen)至(zhi)會(hui)增(zeng)加(jia)ESD損傷的可能性。

(2)獲取有效數據。將HBM分類數據與工程實際中設備和裝置的ESD保護措施聯係起來是很困難的。這是因為這些裝置僅僅是通過HBM測試來分類的，而沒有考慮帶電裝置模型(CDM)和其它破壞源的影響。為保證ESD防護措施的有效性和裝置的可靠性
，工程中會使用更多、更複雜的測試手段和數據分析方法。這樣一來，工程人員也就能得到關於裝置ESD問題的更優化數據。

(3)裝置監控。通過對裝置的監控可以提高係統的可靠性。監視器檢查的項目包括檢查接地線的完整性

、工作麵的接地情況
、人員腕帶的有效性等。其中對腕帶的檢查是通過將一低電壓經腕帶連接到人體上來進行測試。所選擇低電壓的能量必須不能在裝置(如消特基二極管、檢波器二極管)上誘發EOS。工作間內如果使用了空氣電離設備
，就需要定期地加以檢查,這有兩個原因：一是設備可能會發生故障，不能工作
；二是設備產生的離子可能不足以相互平衡，從而成為一種特殊的“靜電源”。一(yi)個(ge)實(shi)驗(yan)用(yong)的(de)負(fu)電(dian)離(li)灰(hui)塵(chen)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)在(zai)工(gong)作(zuo)間(jian)內(nei)的(de)組(zu)件(jian)上(shang)產(chan)生(sheng)電(dian)荷(he)
，這(zhe)不(bu)但(dan)能(neng)導(dao)致(zhi)電(dian)離(li)設(she)備(bei)對(dui)帶(dai)電(dian)灰(hui)塵(chen)微(wei)粒(li)控(kong)製(zhi)的(de)失(shi)敗(bai)，還(hai)會(hui)誘(you)發(fa)電(dian)擊(ji)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)以(yi)及(ji)損(sun)壞(huai)裝(zhuang)置(zhi)等(deng)惡(e)性(xing)事(shi)故(gu)。

總之，由於電子係統的多樣性和複雜性
，很難製定一個通用的ESD防護方案。隻有考慮到係統的實際情況
，如敏感類型
、防護等級要求、ESD防護方案的性價比，並且實行全方位的ESD防護控製才能有效地對具體的係統實施ESD防護。

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