PCBA板上元器件易受靜電擊穿的原因是什么？

本文討論了PCBA板上元件易受靜電擊穿的原因。

一、靜電擊穿分析

MOS管是ESD敏感器件，輸入電阻高，柵源間電容很小，所以很容易被外界電磁場或靜電的感應(yīng)充電(少量電荷可能在電極間電容上形成相當(dāng)高的電壓(認(rèn)為U=Q/C)，會損壞管)，靜電強(qiáng)的地方很難放電，容易造成靜電擊穿。靜電擊穿有兩種方式：一種是電壓型，即柵極薄氧化層擊穿，造成柵極與源極短路，或柵極與漏極短路；第二，電源類型，即金屬化薄膜鋁帶被吹斷，導(dǎo)致柵極開路或電源開路。JFET管和MOS管的輸入電阻較高，但MOS管的輸入電阻較高。

反向偏置pn結(jié)比正向偏置pn結(jié)更容易發(fā)生熱故障，反向偏置條件下?lián)p壞pn結(jié)所需的能量僅為正向偏置條件下的十分之一左右。這是因?yàn)樵诜聪蚱弥?，大部分功率消耗在結(jié)區(qū)中心，而在正向偏置中，大部分功率消耗在結(jié)區(qū)外部的體電阻中。對于雙極器件來說，發(fā)射極結(jié)的面積通常小于其他結(jié)的面積，結(jié)表面比其他結(jié)更靠近表面，因此經(jīng)常觀察到發(fā)射極結(jié)的退化。此外，擊穿電壓高于100伏或漏電流小于1nA的pn結(jié)(如JFET的柵結(jié))比類似尺寸的傳統(tǒng)pn結(jié)對靜電放電更敏感。

一切都是相對的，不是絕對的。MOS管只是比其他器件靈敏。靜電放電的特點(diǎn)是隨機(jī)性。不碰MOS管也不是不能擊穿。此外，即使產(chǎn)生靜電放電，管道也可能不會破裂。靜電的基本物理特性是：(1)吸引或排斥；(2)有電場，與大地有電位差；(3)會產(chǎn)生放電電流。這三種情況，即靜電放電，一般在以下三種情況下影響電子元件：(1)元件吸收灰塵，改變線間阻抗，影響元件的功能和壽命；(2)元件的絕緣層和導(dǎo)體被電場或電流損壞，使元件不能工作(完全損壞)；(3)由于電流引起的瞬時電場軟擊穿或過熱，造成元器件損傷，雖然還能工作，但使用壽命受損。所以ESD對MOS管的損壞可能是一種或者三種情況，不一定每次都是第二種情況。以上三種情況，如果元器件被完全破壞，會在生產(chǎn)和質(zhì)量檢測中被檢測和淘汰，影響較小。如果部件輕微損壞，在正常測試中不容易被發(fā)現(xiàn)。在這種情況下，即使在使用中，經(jīng)過多次處理，也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)損壞。不僅難以檢查，而且難以預(yù)測損失。靜電對電子元器件的危害不亞于嚴(yán)重火災(zāi)爆炸事故造成的損失。

PCBA板上的元件易受靜電擊穿的原因是什么？

二、防靜電

什么情況下PCBA板會被靜電損壞？可以說，電子產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用的全過程都受到靜電的威脅。從器件制造到插件組裝焊接，從整機(jī)裝聯(lián)，包裝運(yùn)輸?shù)疆a(chǎn)品應(yīng)用，所有這些都受到靜電的威脅。在整個電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，靜電敏感元件在每一個階段的每一個小步驟都可能受到靜電的影響或損壞，但實(shí)際上最重要也是最容易被忽視的一點(diǎn)是元件的傳輸和運(yùn)輸。在這個過程中，運(yùn)輸由于容易暴露在外部電場中(如經(jīng)過高壓設(shè)備附近、工人頻繁移動、車輛快速移動等)而受損。)。因此，應(yīng)特別注意傳輸和運(yùn)輸過程，以減少損失，避免無關(guān)的爭議。添加齊納電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行保護(hù)。

現(xiàn)在的mos管不那么容易壞了，特別是大功率的vmos，很多都有二極管保護(hù)。VMOS  柵極電容很大，不能感應(yīng)高電壓。不像北方干燥，南方潮濕，不容易產(chǎn)生靜電。而且現(xiàn)在大部分CMOS器件都增加了IO端口保護(hù)。但是，用手直接接觸CMOS器件的引腳并不是一個好習(xí)慣。至少引腳可焊性變差。

第一，MOS管本身的輸入電阻很高，柵源間的電容很小，很容易被外界電磁場或靜電的感應(yīng)充電，少量的電荷會在電極間的電容上形成相當(dāng)高的電壓(U=Q/C)，對管造成損傷。雖然MOS輸入端子有防靜電保護(hù)措施，但還是需要小心處理。儲存和運(yùn)輸時最好用金屬容器或?qū)щ姴牧习b，不要放在易產(chǎn)生靜電高壓的化工材料或化纖織物中。組裝和調(diào)試時，工具、儀器、工作臺等。應(yīng)接地良好。為防止操作人員的靜電干擾造成損壞，如果尼龍和化纖衣服不合適，最好先用手或工具接觸地面，再接觸集成塊。在矯直、彎曲或手工焊接設(shè)備引線時，所用設(shè)備必須接地良好。

二、MOS電路輸入端保護(hù)二極管的導(dǎo)通時電流容差一般為1mA。當(dāng)可能出現(xiàn)過大的瞬態(tài)輸入電流(超過10mA)時，輸入保護(hù)電阻應(yīng)串聯(lián)連接。因此，在應(yīng)用中，可以選擇具有內(nèi)部保護(hù)電阻的金屬氧化物半導(dǎo)體管。還有，由于保護(hù)電路吸收的瞬時能量有限，過大的瞬時信號和過高的靜電電壓會使保護(hù)電路無用。因此，焊接時，烙鐵必須可靠接地，以防止泄漏穿透設(shè)備的輸入端。一般使用時，斷電后烙鐵的余熱可以用來焊接，接地引腳要先焊好。