别让静电放电废了你的芯片！这四点，一点都不能含糊

所谓“静电放电敏感(Electrostatic Discharge Sensitive，或简称ESDS)”的集成电路，在安装到印刷电路板之前需要受到防高压保护。在大多数情况下，由于IC处理不当会产生环境静电， 造成有害的浪涌电压， 即放电现象。不幸的是， 工程人员未能察觉IC已受损，仍进行测试或组装，由此造成损失。

静电放电从何而来？

通常静电放电（ESD）发生于以下两种情况：

1. 接触放电 - 两个不同电位物体之间的表面直接接触后，通过高压开关放电

2. 空气放电 - 两个高静电场物体接近时，通过空气放电的

静电荷一般会累积于绝缘体物质，例如乙烯塑料、绝缘塑胶鞋、塑料包装或未接地的焊锡烙铁等。当电荷在物体上累积到一定强度时，就会向接近物料发生放电现象。累积电荷量会因应物料及周边环境有所不同，例如：

在地毯上行走 : 15,000V

在乙烯基地板 (Vinyl Floor) 上行走：5,000V

从包装中取出气泡包 (Bubble Pack)：20,000V

(注：假设在相对湿度40%的环境下)

由于容易产生静电的物料普遍使用于工作场所内，所以用于处理IC的工作台需要具备良好的ESD控制，以防止ESD对正在处理中的IC的损害。

防静电工作台的四个要点

在处理IC过程中，因作业环境、程序及接触材料的不同，所实施的静电危害防范方法也会有所不同。以下是基本的防范设施建议，如图1所示。

图1，高静电控制的IC处理工作台

(1) ESD防护托盘及分流器

需留意托盘及分流器中使用的保护物料，跟据ANSI/ESD S541标准，包装物料的表面电阻需介于104和1011欧姆之间，故有些生产商也会在规格书内作出标示， 例如DESCO 公司的57000ESD防护托盘系列 :

图2，DESCO公司的57000 ESD防护托盘系列

(2.) ESD静电控制接地垫 - 保护桌面

ESD 保护桌面物料除了提供防静电工作表面区域，限制静电产生，同时也让放置在工作面上的导电物体上去除电荷， 所以保护物料的接地电阻值不会太高， 以免阻碍电荷流动。跟据ANSI/ESD S4.1标准，物料表面电阻应介于106-109欧姆，例如SCS 公司的8200 系列产品：

图3，SCS公司的8200系列ESD保护桌面

(3.) ESD静电控制接地垫 – 保护地面

保护地面产品一般可分为三类：导电 (Conductive)、静电耗散 (Static Dissipative) 及绝缘( Insulation)。根据ANSI/ESD S20.20标准，导电地板或垫子的表面电阻要少于109欧姆，例如ACL Staticide Inc 公司型号为6836 的产品。

图4，ACL Staticide Inc 公司6836型导电地垫

静电耗散类型产品表面电阻少于10¹¹欧姆，例如SCS公司的AFM系列：

图5，SCS公司的AFM系列经典耗散型地垫

大于此参数的表面电阻可以称为“绝缘”。

(4.) 接地手带

跟据IEC61340国际标准，106欧姆电阻通常用于腕带接地电阻值。如果操作员触摸通电导体，对于正常的市电电源，该电阻器会将流过人体的电流限制在500微安以内。例如SCS公司Highland系列。

图6，SCS公司的Highland系列接地手带

本文小结

为防止IC 在组装前和处理中受到ESD高静电放电的伤害，构建一个静电控制的工作台是必须的，建议有以下的选料方向：

• 建议托盘及分流器、工作桌面、地或垫子及工作人员身体必须有合适的ESD保护；
• 留意应用产品内的IC是否有静电放电敏感的等级或要求，需要小心处理；
• 根据工作环境选择适合的导电、静电耗散或/及绝缘物料。

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Protecting MCU I/O Lines from ESD and Other Transients