No.014 静电敏感元器件 （SSD） 的ESD损伤

1.现象描述及分析

（1） 现象描述

由静电电源产生的电能进入电子组件后迅速发生放电现象，当放电电能与SSD接触或接近时会对元器件造成损伤，即ESD损伤。ESD损伤外观如图No.014-1所示。ESD损伤的PCBA如图No.014-2所示。功放管的ESD损伤如图No.014-3所示。

（2） 现象分析

① 这些损伤的来源很多，如生产设备或所使用的工具，如电烙铁、吸锡器、测试仪器，或者在操作其他电子设备时，产生的ESD或尖峰电脉冲等导致的元器件损害。

② 因不正确的操作或处理而导致SSD性能发生改变的静电失效也是一种ESD损伤。

2.形成原因及机理

（1） 形成原因

在操作过程中，操作者未严格按规定的静电防护工艺规范要求进行操作所导致的结果。

（2） 形成机理

① 静电是一种电能，它存留于物体表面，是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果。它是通过电子或离子的转换而形成的。

② 当两种材料之间发生摩擦时，一种材料丢失电子，而另一种材料则收集电子。前者正充电，而后者则负充电。静电是一个物体上的非移动的充电。如果有机会，该物体将放掉充电，又回到中性。这种充电释放就是静电放电 （ESD）。绝缘体趋向于保持其静电充电集中在一个不变的区域，因此电压可能很高。而导体趋向于均衡充电，并把它传导给接触到的接地物体。

③ 人体活动与衣服、鞋、袜等之间摩擦、接触和分离时产生的静电是电子产品制造过程中主要静电源之一。人体静电是导致元器件产生硬 （软） 击穿的主要原因。人体活动产生的静电电压为0.5～2 kV。

④ 静电的产生在许多领域会带来重大危害和损失。在电子工业中，随着集成度越来越高，集成电路的内绝缘层越来越薄，互连导线宽度与间距越来越小，例如，CMOS元器件绝缘层的典型厚度约为0.1μm，其相应耐击穿电压为80～100 V；VMOS元器件的绝缘层更薄，击穿电压为30 V。而在电子产品制造及运输、存储等过程中，所产生的静电电压远远超过MOS元器件的击穿电压，因而会使元器件产生硬击穿或软击穿 （元器件局部损伤） 现象，使其失效或严重影响产品的可靠性。带负极的塑料板表面和接地金属电极间发生的静电放电现象如图No.014-4所示。

⑤远远低于人类所能感觉的静电可能毁坏敏感的电子元器件。微小的ESD闪电渗透到电子元器件脆弱的结构内，对元器件将是毁灭性的。有些集成电路 （IC） 含有多达数百万个单独的元器件，单个元器件的尺寸只有0.18μm。只需要10 V的ESD就可毁坏IC内部的某些极小零件和迹线。故对这些潜在问题必须有高度的警觉。

3.解决措施

① 在电子产品制造中，不产生静电是不可能的。产生静电不是危害所在，其危害所在是静电积聚以及由此产生的静电放电。静电防护的核心是 “静电消除”。静电防护原理是：

● 对可能产生静电的地方要防止静电积聚，必须采取措施将其控制在安全范围内；

● 对已经存在的静电积聚迅速消除掉，即时释放。

② 操作必须在配备有各种防静电设备和器材、能限制静电电位、具有确定边界和专门标记的适于从事静电防护操作的场所，以及具有能防止在操作过程中产生的尖峰脉冲和静电释放造成对SSD损害的工作台面上进行。

③ 按照静电敏感度的级别，在实际使用时针对不同类别的元器件，实施相应的静电防护措施，从而最大限度地减小对元器件的ESD损害。不同的SSD对ESD的敏感度是不同的，这些差别由于元器件设计的不同和构成这些元器件的成分不同而不同。

④ 在操作前，需要仔细测试工具和设备，保证它们不产生破坏性能量，包括尖峰脉冲。通常小于0.5 V的电压和脉冲是可以接受的。如果要使用大量的高敏感度SSD，则测试仪器等不能产生大于0.3 V的脉冲。

⑤在插、装、焊工序传递过程中，应使含SSD的PCB完全处在防静电的容器 （如防静电箱、防静电袋、防静电车等） 中进行，这些容器均应符合法拉第笼的要求。

⑥ 操作人员应正确佩戴腕带 （腕带应直接套在手腕皮肤上，不得套在衣袖布上），正确与错误佩戴腕带方式分别如图No.014-5和图No.014-6所示。