晶振静电放电测试ESD

发布时间:2022-04-04 阅读次数:971

摩擦起电是用摩擦的方法使两个不同物体产生带电的现象。绝缘体摩擦的时候会产生较高的静电电压。相反,导体摩擦产生的离子很容易中和,难以聚集产生静电。人体与化纤衣服摩擦,人体带上正电荷,根据电荷尖端聚集规律,人体电荷向手指尖处聚集,静态电压几千伏;人体与塑料、陶瓷、橡胶等物体摩擦,材料一般带负电荷,静电电压可高达几万伏。KOAN晶振在封装、传递、试验、测试、运输及存贮过程中,壳体与其它绝缘材料相互磨擦,可能会使壳体带电,存贮电荷。

1. 静电放电以及危害性

无论是正负静电,当带静电物体接触零电位物体(接地物体)或与其有电位差的物体时都会发生电荷转移,出现放电现象。如果极高的静电电压通过半导体放电,PN结承担大部分电压,可能PN结被击穿,电压转移到电路中所有电阻分担,哪里的电阻大,电压就在哪里集中,也会产生瞬间高电流,很容易破坏IC。

因此,静电放电很容易使带IC的晶体振荡器受损不能正常工作,如果静电电压过高,晶体谐振器的电极、导电胶、晶片都有可能遭到破坏完全失效,也可能造成带伤工作造成隐患。并且静电损伤难以与其他原因造成的损伤加以区别,掩盖了失效的真正原因。


2. 如何有效防静电

常见防护手段:工艺控制,接地,增加湿度,使用防静电器具。执行ESD20.20、IEC 61340、SJT 10694、MT 520等国际国内行业标准能够有效防范静电危害。

>>>> 接地

最有效的措施是让手经常性直接触摸放电器具放电,或者通过配带防静电有绳手腕带随时放电。

>>>> 隔离

在储存或运输过程中使用防静电包装,与带电物体或带电静电场中隔离出来,阻止静电释放损伤发生。

3. 静电放电的三种模式

>>>> Human Body Model (HBM)

由于人体会与各种物体间发生接触和磨擦易带静电,当与KOAN晶振接触时,容易对晶振造成静电损伤,大部分晶振静电损伤是由人体静电造成的。通过人体静电放电模型测试,石英晶振静电电压耐受大于2000V。放电途径:人体 → 晶振 → 地


>>>> Charged-Device Model (CDM)

晶振装配、传递、试验、测试、运输和储存的过程中由于壳体与其它材料磨擦,壳体会带静电,带静电的壳体接地时,将通过芯体和引出腿对地放电。放电途径:晶振 → 地


>>>>Machine Model (MM)

机器因为摩擦或感应也会带静电,带电机器通过晶振放电也会对晶振造成损伤,通过带静电机器的放电模型测试,工作中的晶振耐受静电放电电压大于200V。放电途径:机器 → 晶振 → 地


4. 三种模式的对比

HBM随机性强,而MM和CDM一般都在固定位置发生且容易反复出现,同时由于放电模式的特殊性,且防静电电路设计具有一定局限性,通常器件本身防CDM放电的能力较弱,是特别需要关注的对象。最初晶振ESD损伤主要采用了HBM进行分析,随着电子技术发展MM和CDM类型的静电放电对器件的危害越来越受到重视。

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