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      靜電放電(ESD)的模型以及工業測試標準,因ESD產生的原因及其放電的方式不同,ESD目前大體上被分為下列四類:
      (1) 人體放電模型 (Human-Body Model, HBM)
      (2) 機器放電模型 (Machine Model, MM)
      (3) 元件充電模型 (Charged-Device Model, CDM)
      (4) 電場感應模型 (Field-Induced Model, FIM)


      下面是四類靜電放電現象詳加說明,并比較各類放電現象的電流大?。?/strong>
      1 人體放電模型 (Human-Body Model, HBM) :
      人體放電模型(HBM)的ESD是指因人體在地上走動摩擦或其他因素在人體上已累積了靜電,當此人去碰觸到IC
      時,人體上的靜電便會經由IC的腳(pin)而進入IC內,再經由IC放電到地去,如圖所示。此放電的過程會在短到幾百毫微秒(ns)的時間內產生數安培的瞬間放電電流,此電流會把IC內的元件給燒毀。不同HBM靜電電壓相對產生的瞬間放電電流與時間的關系。對一般商用IC的2-KV ESD放電電壓而言,其瞬間放電電流的尖峰值大約是1.33 安培。

      靜電放電

        CLASSIFICATION Sensitivity
        Class 1                   0 to 1,999 Volts
        Class 2                   2,000 to 3,999 Volts
        Class 3                   4,000 to 15,999 Volts

      人體放電模型(HBM)的工業標準測試等效電路和耐壓能力等級分類


      2 機器放電模型 (Machine Model, MM)
      機器放電模型的ESD是指機器(例如機械手臂)本身累積了靜電,當此機器去碰觸到IC時,該靜電便經由IC的pin放電。此機器放電模式的工業測試標準為 EIAJ-IC-121 method20,其等效電路圖如圖所示:

      電路圖

      CLASS      STRESS LEVELS
      M0           0 to <50V
      M1           50 to <100V
      M2          100 to <200V
      M3          200 to <400V
      M4          400 to <800V
      M5         >800V

      機器放電模型(MM)的工業標準測試等效電路及其耐壓能力等級分類:
           因為大多數機器都是用金屬制造的,其機器放電模型的等效電阻為0Ω,但其等效電容定為200pF。由于機器放電模型的等效電阻為0,故其放電的過程更短,在幾毫微秒到幾十毫微秒之內會有數安培的瞬間放電電流產生。有關2-KV HBM與200-V MM的放電電流比較,顯示于圖中。


      雖然HBM的電壓2 KV比MM的電壓200V來得大,但是200-V MM的放電電流卻比2-KV HBM的放電電流來得大很多,因此機器放電模式對IC的破壞力更大。在圖中,該200-V MM的放電電流波形有上下振動(Ring)的情形,是因為測試機臺導線的雜散等效電感與電容互相耦合而引起的。

      機器放電模型

          人體放電模型(2-KV) 與機器放電模型(200V) 放電電流的比較圖另外在國際電子工業標準 (EIA/JEDEC STANDARD) 中,亦對此機器放電模型訂定測試規范 (EIA/JESD22-A115-A),詳細情形請參閱該工業標準。


      3、 元件充電模型 (Charged-Device Model, CDM)
      此放電模式是指IC先因摩擦或其他因素而在IC內部累積了靜電,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pin去碰觸到接地面時,IC內部的靜電便會經由pin自IC內部流出來,而造成了放電的現象。
      此種模型的放電時間更短,僅約幾毫微秒之內,而且放電現象更難以真實的被模擬。因為IC內部累積的靜電會因IC元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,有關此模型放電的工業測試標準仍在協議中,但已有此類測試機臺在銷售中。該元件充電模型(CDM) ESD可能發生的原因及放電的情形顯示于下面圖中。

      電路等效圖

          Charged-Device Mode靜電放電可能發生的情形。IC自IC管中滑出后,帶電的IC腳接觸接到地面而形成放電現象。

      放電現象

      4 、電場感應下面(Field-Induced Model, FIM)
             此FIM模型的靜電放電發生是因電場感應而起的,當IC因輸送帶或其他因素而經過一電場時,其相對極性的電荷可能會自一些IC腳而排放掉,等IC通過電場之后,IC本身便累積了靜電荷,此靜電荷會以類似CDM的模式放電出來。有關FIM的放電模型早在雙載子(bipolar)電晶體時代就已被發現,現今已有工業測試標準。在國際電子工業標準(EIA/JEDEC STANDARD) 中,亦已對此電場感應模型訂定測試規范 (JESD22-C101),詳細情形請參閱該工業標準。

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