帶高靜電人體觸摸IC就會(huì)導(dǎo)致IC損壞么？

現(xiàn)今隨便走訪國(guó)內(nèi)的一家電子制造工廠，當(dāng)你問(wèn)他們是否了解靜電防護(hù)。相信大部分都會(huì)給予肯定的回答，而且還會(huì)列舉一二自己工廠所采取的一些具體的靜電防護(hù)措施。這種局面是過(guò)往將近20年的時(shí)間里，多方力量促進(jìn)電子制造工業(yè)靜電防護(hù)的綜合成果。

  而隨著靜電防護(hù)在各電子制造企業(yè)的實(shí)踐中，企業(yè)也提出了不少針對(duì)靜電防護(hù)的具體問(wèn)題，甚至于對(duì)靜電防護(hù)的總體認(rèn)知產(chǎn)生了很多問(wèn)號(hào)、懷疑。其中常被提及的問(wèn)題之一，工廠都了解人體高靜電會(huì)對(duì)電子器件（以各種IC為主）構(gòu)成危害，這種普遍認(rèn)識(shí)沒(méi)有問(wèn)題。但是大部分的電子企業(yè)很難形成靜電防護(hù)與生產(chǎn)良率或品質(zhì)損失的關(guān)聯(lián)認(rèn)知。那么，是否人體一旦靜電不受控，裸手觸摸靜電敏感IC，就會(huì)導(dǎo)致IC損壞么？而事實(shí)上，確實(shí)有企業(yè)驗(yàn)證過(guò)，很少有發(fā)現(xiàn)IC（HBM-200V）損壞，即使是人體靜電達(dá)1000V。

要回答這個(gè)問(wèn)題，就需要深入到了解IC器件ESD失效機(jī)理的層面上。例如IC器件中常見(jiàn)的MOS（Metal Oxdide Semiconductor）管，其主要ESD失效機(jī)理是電極絕緣層（電介質(zhì)層）在遭受過(guò)高的靜電場(chǎng)作用下發(fā)生擊穿，瞬間產(chǎn)生大ESD電流導(dǎo)致絕緣層發(fā)生熱損壞，從而導(dǎo)致IC的原有設(shè)計(jì)功能失效。

由此認(rèn)識(shí)得出，IC器件中絕緣層受到較高的靜電場(chǎng)作用，才是IC是否發(fā)生ESD失效的根本因素。

此時(shí)，我們?cè)倌脦Ц哽o電的人員裸手觸摸靜電敏感的IC管腳的ESD情形與帶高靜電的人員裸手去觸碰有管腳接地的靜電敏感IC做對(duì)比，兩者的主要差別在于人體對(duì)IC接觸放電時(shí)，IC是否有管腳處于接地狀態(tài)。而此差別就導(dǎo)致了IC中的靜電敏感結(jié)構(gòu)（如電極絕緣層）經(jīng)受的ESD風(fēng)險(xiǎn)差異（絕緣層的靜電擊穿）迥然不同。

  如果作以粗略的比喻以方便理解，大致得出人體對(duì)無(wú)管腳接地的IC接觸放電，放電路徑短，ESD轉(zhuǎn)移的靜電荷量（意味著電能量）就低；而有管腳接地的IC，在受到同樣的人體接觸放電情形下，放電路徑要長(zhǎng)很多，ESD轉(zhuǎn)移的靜電荷量（意味著電能量）也就高很多，所造成的ESD損壞風(fēng)險(xiǎn)也就高出很多。

同樣的情形，對(duì)于PCBA（Printed Circuit Board Assembly，印制電路板組件）也有類(lèi)似的效果，有接地的PCBA，在遭受人體的靜電放電，ESD失效風(fēng)險(xiǎn)顯著升高。

 縱觀電子工業(yè)的ESD防護(hù)，我們還可以找到更多的相關(guān)或類(lèi)似印證。比如，IC器件的ESD保護(hù)設(shè)計(jì)測(cè)試方法-HBM，就是對(duì)IC的管腳兩個(gè)一組組合進(jìn)行ESD測(cè)試，而其中必然有一個(gè)管腳是接地的（這樣更能反映嚴(yán)重化的ESD條件）。

又比如，追溯電子設(shè)備執(zhí)行系統(tǒng)級(jí)（System-Level）ESD耐壓測(cè)試的行業(yè)背景，就是人員在普通辦公環(huán)境下觸摸到或靠近工業(yè)電腦的主機(jī)某個(gè)部位后，引起主機(jī)重啟，而此時(shí)的電腦主機(jī)處于通電的工作狀態(tài)，內(nèi)部的電子設(shè)備也就通過(guò)設(shè)備電源線實(shí)現(xiàn)了接地。換言之，如果此時(shí)的電腦主機(jī)拔掉電源線，可能就是另外一種現(xiàn)象了。

  于是，我們對(duì)于電子工廠的ESD防護(hù)就產(chǎn)生了一個(gè)新的進(jìn)階認(rèn)知，就是IC或PCBA一旦有接地的情形，此時(shí)的電子器件ESD失效風(fēng)險(xiǎn)（包括人體靜電放電、機(jī)器設(shè)備靜電放電）就更高，相應(yīng)的ESD防護(hù)措施就需要加強(qiáng)。

  而相比之下，電子器件未有接地的情形，人體觸摸器件，雖然人體的高靜電不是那么容易導(dǎo)致電子器件發(fā)生失效，但我們卻絕然不可放松人體的靜電管控。因?yàn)檫@時(shí)就涉及到另外一種電子器件ESD失效的模型-CDM（Charged Device Model，器件帶電放電模型）。簡(jiǎn)單可以理解為，帶靜電的人體觸摸到電子器件（如IC），就很可能使它帶電較高的靜電壓，而接下來(lái)人員將器件放置于接地的導(dǎo)體表面上時(shí)，更為嚴(yán)重的ESD-CDM就發(fā)生了。

電子工業(yè)的ESD防護(hù)有時(shí)看，她是那么簡(jiǎn)單（無(wú)非低靜電材料、接地、離子化靜電消除等），但要切實(shí)在每個(gè)電子制造工廠去落地執(zhí)行到位，最終預(yù)期實(shí)現(xiàn)ESD防護(hù)投入贏得有效的價(jià)值回報(bào)收益期望，確是一項(xiàng)綜合、復(fù)雜而又有技術(shù)難度的工程，離不開(kāi)大量的點(diǎn)滴切實(shí)積累，包括技術(shù)應(yīng)用、生產(chǎn)實(shí)踐、技術(shù)驗(yàn)證、工程分析、運(yùn)用改進(jìn)等等。終究要讓技術(shù)落地生根，步步為營(yíng)，扎實(shí)做起，不斷努力前行，方可前景可期。

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