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可靠度設計系列連載第9回-靜電防護設計

時間:2018/11/30 瀏覽:2925

當前的電子產品中有大量的CMOS器件,由於其輸入阻抗極高,對靜電十分敏感。儘管有些靜電敏感器件已經在其內部採取了防靜電的措施,但其防護作用還是有限的。在應用這些器件時,仍然需要採取一些措施來防止靜電對器件造成的損傷。

靜電放電對電子元器件造成的損傷具有潛伏性,當時不一定顯現出來,也很難用儀器檢查出來,經過一段時間之後才會暴露。另外,靜電造成的損傷還是累積的,第一次沒壞、第二次也沒壞、第三次可能就壞了。因此,“防靜電設計”尤有必要。

儘量採用對靜電不敏感的元器件。在電路佈局和設計方面,盡可能地在靜電敏感器件的輸入端增設保護網路,用來抑制靜電的電勢不至於太高,或者將靜電荷及時地泄放掉,使其不能夠繼續累積下去。例如增設箝位元電路,當靜電勢累積到或超過設定的箝位元電壓時,箝位元電路導通將部分靜電荷泄放掉,以此來抑制靜電勢的幅度。另外,保護網路的回應速度應足夠快,應先於被保護的對象做出反應,否則就失去了應有的保護功能。

在地線佈局方面,儘量不用“浮地”方案。因為浮地電路與其它電路之間在電氣上是完全絕緣的,容易產生靜電積累,當靜電勢(電位)積累得足夠高時會對相鄰的電路放電,損壞敏感器件。克服這一缺陷的方法很簡單,在浮地和電源地之間跨接一個電阻就可以了。該電阻的阻值應取得高些為好,被稱為“高值泄放電阻”。當浮地電路上有電荷“堆積”時,可通過該電阻泄放掉;當堆積的靜電荷被完全泄放後,該電阻上沒有電流流過,兩端的電位相等,等同於“浮地”。既泄放了靜電,又達到了地線“隔離”之目的。因此,不能把“浮地”機械地理解為完全絕緣,只要確保兩種地線之間沒有“電流交換”就可以了,而且二者之間是“等電位”的。

通常認為,靜電會對半導體器件造成損傷,對電阻沒有什麼影響。這種觀點不夠全面,高阻值的薄膜電阻也是靜電敏感器件。當其受到電擊後,雖不至於完全損壞,但其阻值會發生明顯的變化,導致阻值超差。

靜電敏感器件在標識、包裝、貯存、傳遞、裝機、使用等方面,還應注意一下事項:

在靜電敏感器件的外包裝上應具有醒目的“靜電敏感標識”;

在器件傳遞的過程中應採用專門的防靜電材料包裝;

接觸靜電敏感器件的人員應穿著防靜電工作服、並戴上防靜電手套和腕帶;

電烙鐵要可靠接地(接地電阻要小於2Ω);

裝配環境的相對濕度應不低於40﹪。