依據(jù)靜電放電產(chǎn)生原因及其對(duì)集成電路放電方式的不同,靜電放電模型可分成以下四類模型:1、人體放電模型(HBM, Human-Body Model)、2、機(jī)器放電模型(MM, Machine Model)、3、器件充電模型(CDM, Charged-Device Model)、4、電場感應(yīng)模型(FIM, Field-Induced Model)。
人體放電模型(HBM, Human-Body Model)
人體放電模型,是用來模擬帶電的人體與器件接觸產(chǎn)生的靜電放電。人體放電模型的等效電路圖如下:
人體放電模型主要有3種應(yīng)用場景:
微電子器件,其依據(jù)的ESD標(biāo)準(zhǔn)是JESD22-A114F。在該模型中用100pF電容有效電容和1500Ω放電電阻來模擬人體放電。在測(cè)試過程中,電容會(huì)充電到數(shù)千伏,再借由電阻串聯(lián)到被測(cè)器件進(jìn)行放電。
消費(fèi)類電子產(chǎn)品,其依據(jù)的ESD標(biāo)準(zhǔn)是IEC61000-4-2、GB/T 17626.2—2018。在該模型中,有效電容的典型值是150pF,放電電阻的典型值是330Ω,以此參數(shù)來模擬人體靜電放電。
汽車及零部件,其依據(jù)ESD標(biāo)準(zhǔn)是ISO10605。在最新ISO10605標(biāo)準(zhǔn)中,人體ESD模型定義表述為由無源器件和電壓組成的網(wǎng)絡(luò),用來表征人體在汽車環(huán)境下作為靜電放電電荷源的特性。
標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)無源器件的特性和人體模型在汽車環(huán)境下的實(shí)際放電模式,規(guī)定了四種放電模塊,即150pF/2000Ω模塊,330pF/2000Ω模塊,150 pF/330Ω模塊,330 pF/330Ω模塊。
150pF表征從車輛外部容易接觸到放電位置的人體模型電容特性;
330pF表征從車輛內(nèi)部容易接觸到放電位置的人體模型電容特性;
330Ω表征人體通過金屬部件(如工具、鑰匙、戒指等)放電的電阻特性;
2000Ω表征直接通過人體皮膚放電的電阻特性。
機(jī)器放電模型(MM, Machine Model)
機(jī)器放電模型,是指機(jī)器(例如機(jī)械手臂)本身累積了靜電,當(dāng)此機(jī)器去觸碰到器件時(shí),該靜電便經(jīng)由器件放電。其等效電路圖與人體放電模型類似:
該模型依據(jù)的ESD標(biāo)準(zhǔn)是JESD22-A115C,因?yàn)闄C(jī)器是金屬,其等效電阻為0Ω,等效電容為200pF。由于機(jī)器放電模式的等效電阻為0Ω,其放電的過程更短,在幾毫微秒到幾十毫微秒之內(nèi)會(huì)有數(shù)安培的瞬間放電電流產(chǎn)生。
器件充電模型(CDM, Charged-Device Model)
器件充電模型,此放電模式主要模擬半導(dǎo)體器件先因磨擦或其它因素而在器件內(nèi)部累積了靜電,但在靜電累積的過程中器件并未被損傷。此帶有靜電的器件在處理過程中,當(dāng)其碰觸到接地面時(shí),器件內(nèi)部的靜電便會(huì)流出來,而造成了放電的現(xiàn)象。其等效電路如下:
該模型依據(jù)的ESD標(biāo)準(zhǔn)是JESD22-C101F。半導(dǎo)體因容值相對(duì)較小,阻抗也較小,其等效電容為0,等效電阻為1Ω,以此參數(shù)來模擬靜電放電。
電場感應(yīng)模型(FIM, Field-Induced Model)
電場感應(yīng)模型是因電場感應(yīng)而起的。當(dāng)器件因輸送帶或其它因素而經(jīng)過一電場時(shí),其相對(duì)極性的電荷可能會(huì)排放掉,等器件通過電場之后,器件本身便累積了靜電荷,此靜電荷會(huì)以類似CDM的模式放電出來。
我司研制的靜電發(fā)生器,匹配的標(biāo)準(zhǔn)阻容參數(shù)是150pF/330Ω,該阻容參數(shù)符合人體放電模型,滿足IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)要求。其他的阻容參數(shù)也可根據(jù)需要滿足的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)里的阻容參數(shù)來定制。