TA的首页关于ESD资料整理
[来源:ESD-CHINA]
人体模型(HBM)
人体静电是引起静电损失和发生意外爆炸的最主要和最经常的因素，因此国内外对产品的防静电危害要求都是以防人体静电为主，并建立了人体模型（Human Body Model - HBM），HMB是ESD模型中建立最早和最主要的模型之一。人体能贮存一定的电荷，所以人体明显地存在电容。人体也有电阻，这电阻依赖于人体肌肉的弹性、水份、接触电阻等因素。大部分研究人员认为电容器串一电阻是较为合理的电气模型,见图3－1。过去有许多研究试图确定典型人体的这些参数的适当取值。通常把电容器串联一电阻作为人体模型。早在1962年，美国国家矿务局[ ]测得22人次人体电容范围为95～398PF，平均电容值为240，100次试验测得手与手之间的平均电阻为4000Ω。这些数据为建立了人体模型起了一个好的开端，做过一些修改之后，用在电子工业中建立早期的模拟电路。Kirk等[ ]人测得人体电容值的范围为132－190PF。人体电阻值为87－190Ω。为了求得一致，美国海军1980年提出了一个电容值为100PF，电阻为1.5ｋΩ的所谓“标准人体模型”。这一标准得到广泛采用，但在后来也遇到一些问题。
，它是专门为电子元器件静电放电敏感度分类试验用的高性能静电放电模拟器，它输出电压范围宽（0～±20kV)，精度高(1%),分辨率高(10V),其输出电压和波形符合以下国际和国家标准：
GJB548A-97 方法3015 微电子器件试验方法和程序 静电放电敏感度分类标准要求(等同于美国军标MIL-STD-883）
GJB1649-93电子产品防静电放电控制大纲
GJB128A 半导体分立器件试验方法 静电放电敏感度分类
国际ESD协会标准ANSI/ESD STM 5.1-2001
美国军用标准MIL-STD-883、MIL-STD-750
IEC747-1 等国家标准或军标
其核心技术和器件从美国引进，使您不但能得到技术水平优于或达到国际先进水平的静电放电模拟器，还能得到NARTE（美国）认证职业静电与电磁兼容咨询专家（Professional EMC/ESD Consultant)提供的免费技术咨询和技术支持,是国内外目前性能价格比和技术支持最优的静电放电模拟器。
一般试验为3次正ESD脉冲和3次负ESD脉冲,
试验等级参考：MIL-STD-883，GJB1649, GJB548A-97
Class1: 0～1999V
Class2: 2kV～3999V
Class3: 4kV～15999V
16000V以上为非静电敏感产品
ESD协会或其它标准将以上等再细分。 见表
机器静电放电模型(MM)
机器模型因在日本得到广泛应用，也叫日本模型。与家具模型不同的是它主要由200pf电容串非常低的电阻（<10Ω）代替通常串联的电阻构成。机器模型的典型代表如带电绝缘的机器人手臂、车辆、绝缘导体等。
机器模型放电的波形与预料的家具模型波形相似，不同的是带电电容较大。典型的机器模型对小电阻放电的波形, 峰值电流可达几百安培，持续时间（决定于放电通路的电感）为几百纳秒。
400V通过500Ω放电电阻的放电波形
带电器件CDM模型
1974年Speakman[[i]]提出了因器件本身积累静电而迅速放电造成元件,如一个集成电路损坏的可能性。这类失效从此称为带电器件失效模型。例如从非防静电的包装袋内取出集成电路并把它放在导电平面时发生的ＥＳＤ。由于带电器件模型在装配与测试中成为主要的失效模型，所以这种模型在1980年进行了许多论述。试验结果表明，通过模拟双列式封装（DIP）管的处理产生的摩擦起电导致大部分静电积累在引线上。管脚上电荷的典型值为3ｎC，塑料包装上的电荷小于0.2ｎC 。这表明大部分电荷就象在导体上一样可以移动。通常情况下，器件为集成电路、混合器件或其它对地有电容的组件。带电器件模型如图3-24 (a)所示。CD是器件对地电容，RD是芯片消耗瞬时能量呈显的电阻。LD是引线的电感。对地放电通路也包含相似的元件，如图3-24 (ｂ)所示。RP是通路对地的电阻，CP是对地电容，LP是对地的任何电感。在许多实际条件下，很小可忽略。由于RP很小或者足够大的CP使得通路对地阻抗很低。其放电上升时间小于1nS, 持续时间小于10纳秒
带电器件分类：
带电器件模型放电电流波形：
带宽大于3.5Ghz数字示波器，探头5Ghz, 50 Ohms电缆
带宽大于1Ghz数字示波器
其它模型
场感应ＥＳＤ模型
器件、组件或绝缘导体上因静电场感应会造成ESD损坏。放电后留在敏感部件上极性相反的电荷在离开外电场后又有可能存在放电的双重危险。即当这部件在以后接地时存在着第二次ESD事件的可能性。要注意的是所谓的场感应模型除电场的作用之外，还必须有放电才能造成危害。所以“场感应／放电”这个术语更能准确地描述这种模型。
电容耦合ＥＳＤ模型
McAteer［[i]］描述了几个与前述所有模型不同的失效模型—电容耦合模型（CCM）。这种模型以电容耦合的带电源到敏感器件节点的ＥＳＤ失效。这种模型的电路有几种形式：（ａ）人体电容耦合模型，（ｂ）人体金属电容耦合模型，（ｃ）带电器件电容耦合模型（与场感应电容耦合模型相同）。（ｄ）机器模型电容耦模型。这几种ＣＣＭ的重要性是当通过器件的通路不明显时就能使器件失效的微妙方式。应该注意的是CCM放电不是简单地由于分布电容的存在而发生。只有当通路包含敏感元件时，放电才发生。事实上，电容在直流时呈现出无限的阻抗而随着频率升高时阻抗减小。
悬浮器件ＥＳＤ模型
有时人们会在参考文献中遇到悬浮器件模型。这种模型已用在含器件处在不接地（即悬浮）中研究ESD试验方法。通常这模型简单地描述为悬浮器件受到人体模型冲击。理论上，这器件对地有无限的阻抗。实际上，悬浮器件对地有分布电容，分布电容的大小决定于模型中许多未定的参数。悬浮器件模型认为是ＥＳＤ模型的ＣＣＭ附属模型中微不足道的例子。仅在分布电容确定后才值得考虑。
瞬时感应ＥＳＤ模型
瞬态如火花放电或其它带电体放电能引起如计算机的数字系统短暂干扰。特别是微处理器易受干扰。这种模型实验上与静电电磁辐射模型类似，代表了一种严重的问题。在后面要专们讨论有关静电电磁辐射模型。
其它ESD模型
在一些其它文献中还会见到一些其它的ESD模型,如ESD对半导体器件的潜在影响(Latent danage)基本的电荷注入/捕获模型、人体指尖模型（human body finger tip model）金属车模型(the metallic cart model)、金属车减幅振荡模型（metallic cart, ringing wave form model）等等，这些ＥＳＤ模型与以上分析讨论的ＥＳＤ模型有许多相似之处，在此不另专门讨论。
上述讨论的ＥＳＤ模型有重要的差异。尽管有重要差异这些模型间存在重叠和相似之处。理解这些差别和相同之处为分析、模拟试验、设计实验方法和防护ＥＳＤ制定规范、标准等都具有重要的意义。
静电放电（ＥＳＤ）模拟器(Simulator)或叫静电放电发生器(ESD Generator)
因为ＥＳＤ的偶然性较大，为了便于研究，需要能较好地重复ＥＳＤ的装置。通常采用ＥＳＤ模拟器进行实验。1984年的IEC801－2使用简单的RC模型，150ＰＦ电容串一个150欧姆电阻，其放电电流波形上升时间约为5ns。
国内外一些主要标准的ＥＳＤ模拟器目前只规定了人体模型的ＲＣ参数。其典型电路参数如表所示。这些标准规定的ＲＣ参数相差较大，主要是起草标准时各机构对人体参数测量方法或标准的目的不相同所致。
由于以前测量仪器的性能低以及人们对ＥＳＤ研究不够深入, 较早期的一些标准对人体电容或人体放电电阻, 规定得较粗糙, 相差较大。近年来由于带宽大于1GHz的数字存储示波器的应用，大部分研究结果认为，通常人体静电电容为100PF—300PF, 放电电阻约为几百欧姆，放电时间常数为几十纳秒。较新的标准或一些商业静电模拟器大部分采用电容为150PF串330Ω电阻作为人体ＥＳＤ模型。
表 国内外典型ESD模型器参数
机构
电容（pF）
电阻（Ω）
时间常数
ＲＣ(ns)
参考文献
IEC 801-2 (第一次)
150
150
22.5
[[i]]
IEC 801-2(第二次)
150
330
49.5
[[ii]]
IEC 1000-4-2
150
330
49.5
EN61000-2-4
150
330
49.5
ECMA
150
330
49.5
[[iii]]
EIA
100
500
50
[[iv]]
NEMA
100
1500
150
[[v]]
MIL-STD 883B
100
1500
150
[[vi]]
DOD-HD BK263
100
1500
150
EIA
60
10000
600
[ 104]
SAE
300
5000
1500
[[vii]]
MIL-STD-1512
500
5000
2500
GJB736
500
5000
2500
[[viii]]
注: EIA (Electronics Industries Association)
NEMA (National Electrical Manufacturer’s Association)
IEC (International Electrotechnical Commission)
ECMA (European Computer Manufactur’s Association)
SAE ( Society of Automotive Engineers)
[i] IEC 801-2. International Electrochemical Commission. Electromagnetic Compatibility for Industrial Process Measurement and Control Equipment. Part 2. Electrostatic discharge requirements. 1st ed. 1984
[ii] IEC 801-2. International Electrochemical Commission. Electromagnetic Compatibility for Industrial Process Measurement and Control Equipment. Part 2. Electrostatic discharge requirements. 1st ed. 1991
[iii] ECMA. Electrostatic discharge susceptibility. 1984,TR/23
[iv] EIA Standard Proj. PN-1361, 1981
[v] National electrical manufacturer’s Association, Residential controls, Environmental testing for electronic controls. NEMA, 1982
[vi] Military standard. The methods and procedures for micro electronics. MIL STD 883B
[vii] Society of Automotive Engineers. SAE Standard recommended practice. Inf. Rep. J-1211. 1978
[viii] GJB 736.11-90 电火工品试验方法 电火工品静电感度试验
人体模型(HBM)
人体静电是引起静电损失和发生意外爆炸的最主要和最经常的因素，因此国内外对产品的防静电危害要求都是以防人体静电为主，并建立了人体模型（Human Body Model - HBM），HMB是ESD模型中建立最早和最主要的模型之一。人体能贮存一定的电荷，所以人体明显地存在电容。人体也有电阻，这电阻依赖于人体肌肉的弹性、水份、接触电阻等因素。大部分研究人员认为电容器串一电阻是较为合理的电气模型,见图3－1。过去有许多研究试图确定典型人体的这些参数的适当取值。通常把电容器串联一电阻作为人体模型。早在1962年，美国国家矿务局[ ]测得22人次人体电容范围为95～398PF，平均电容值为240，100次试验测得手与手之间的平均电阻为4000Ω。这些数据为建立了人体模型起了一个好的开端，做过一些修改之后，用在电子工业中建立早期的模拟电路。Kirk等[ ]人测得人体电容值的范围为132－190PF。人体电阻值为87－190Ω。为了求得一致，美国海军1980年提出了一个电容值为100PF，电阻为1.5ｋΩ的所谓“标准人体模型”。这一标准得到广泛采用，但在后来也遇到一些问题。
，它是专门为电子元器件静电放电敏感度分类试验用的高性能静电放电模拟器，它输出电压范围宽（0～±20kV)，精度高(1%),分辨率高(10V),其输出电压和波形符合以下国际和国家标准：
GJB548A-97 方法3015 微电子器件试验方法和程序 静电放电敏感度分类标准要求(等同于美国军标MIL-STD-883）
GJB1649-93电子产品防静电放电控制大纲
GJB128A 半导体分立器件试验方法 静电放电敏感度分类
国际ESD协会标准ANSI/ESD STM 5.1-2001
美国军用标准MIL-STD-883、MIL-STD-750
IEC747-1 等国家标准或军标
其核心技术和器件从美国引进，使您不但能得到技术水平优于或达到国际先进水平的静电放电模拟器，还能得到NARTE（美国）认证职业静电与电磁兼容咨询专家（Professional EMC/ESD Consultant)提供的免费技术咨询和技术支持,是国内外目前性能价格比和技术支持最优的静电放电模拟器。
一般试验为3次正ESD脉冲和3次负ESD脉冲,
试验等级参考：MIL-STD-883，GJB1649, GJB548A-97
Class1: 0～1999V
Class2: 2kV～3999V
Class3: 4kV～15999V
16000V以上为非静电敏感产品
ESD协会或其它标准将以上等再细分。 见表
机器静电放电模型(MM)
机器模型因在日本得到广泛应用，也叫日本模型。与家具模型不同的是它主要由200pf电容串非常低的电阻（<10Ω）代替通常串联的电阻构成。机器模型的典型代表如带电绝缘的机器人手臂、车辆、绝缘导体等。
机器模型放电的波形与预料的家具模型波形相似，不同的是带电电容较大。典型的机器模型对小电阻放电的波形, 峰值电流可达几百安培，持续时间（决定于放电通路的电感）为几百纳秒。
400V通过500Ω放电电阻的放电波形
带电器件CDM模型
1974年Speakman[[i]]提出了因器件本身积累静电而迅速放电造成元件,如一个集成电路损坏的可能性。这类失效从此称为带电器件失效模型。例如从非防静电的包装袋内取出集成电路并把它放在导电平面时发生的ＥＳＤ。由于带电器件模型在装配与测试中成为主要的失效模型，所以这种模型在1980年进行了许多论述。试验结果表明，通过模拟双列式封装（DIP）管的处理产生的摩擦起电导致大部分静电积累在引线上。管脚上电荷的典型值为3ｎC，塑料包装上的电荷小于0.2ｎC 。这表明大部分电荷就象在导体上一样可以移动。通常情况下，器件为集成电路、混合器件或其它对地有电容的组件。带电器件模型如图3-24 (a)所示。CD是器件对地电容，RD是芯片消耗瞬时能量呈显的电阻。LD是引线的电感。对地放电通路也包含相似的元件，如图3-24 (ｂ)所示。RP是通路对地的电阻，CP是对地电容，LP是对地的任何电感。在许多实际条件下，很小可忽略。由于RP很小或者足够大的CP使得通路对地阻抗很低。其放电上升时间小于1nS, 持续时间小于10纳秒
带电器件分类：
带电器件模型放电电流波形：
带宽大于3.5Ghz数字示波器，探头5Ghz, 50 Ohms电缆
带宽大于1Ghz数字示波器
其它模型
场感应ＥＳＤ模型
器件、组件或绝缘导体上因静电场感应会造成ESD损坏。放电后留在敏感部件上极性相反的电荷在离开外电场后又有可能存在放电的双重危险。即当这部件在以后接地时存在着第二次ESD事件的可能性。要注意的是所谓的场感应模型除电场的作用之外，还必须有放电才能造成危害。所以“场感应／放电”这个术语更能准确地描述这种模型。
电容耦合ＥＳＤ模型
McAteer［[i]］描述了几个与前述所有模型不同的失效模型—电容耦合模型（CCM）。这种模型以电容耦合的带电源到敏感器件节点的ＥＳＤ失效。这种模型的电路有几种形式：（ａ）人体电容耦合模型，（ｂ）人体金属电容耦合模型，（ｃ）带电器件电容耦合模型（与场感应电容耦合模型相同）。（ｄ）机器模型电容耦模型。这几种ＣＣＭ的重要性是当通过器件的通路不明显时就能使器件失效的微妙方式。应该注意的是CCM放电不是简单地由于分布电容的存在而发生。只有当通路包含敏感元件时，放电才发生。事实上，电容在直流时呈现出无限的阻抗而随着频率升高时阻抗减小。
悬浮器件ＥＳＤ模型
有时人们会在参考文献中遇到悬浮器件模型。这种模型已用在含器件处在不接地（即悬浮）中研究ESD试验方法。通常这模型简单地描述为悬浮器件受到人体模型冲击。理论上，这器件对地有无限的阻抗。实际上，悬浮器件对地有分布电容，分布电容的大小决定于模型中许多未定的参数。悬浮器件模型认为是ＥＳＤ模型的ＣＣＭ附属模型中微不足道的例子。仅在分布电容确定后才值得考虑。
瞬时感应ＥＳＤ模型
瞬态如火花放电或其它带电体放电能引起如计算机的数字系统短暂干扰。特别是微处理器易受干扰。这种模型实验上与静电电磁辐射模型类似，代表了一种严重的问题。在后面要专们讨论有关静电电磁辐射模型。
其它ESD模型
在一些其它文献中还会见到一些其它的ESD模型,如ESD对半导体器件的潜在影响(Latent danage)基本的电荷注入/捕获模型、人体指尖模型（human body finger tip model）金属车模型(the metallic cart model)、金属车减幅振荡模型（metallic cart, ringing wave form model）等等，这些ＥＳＤ模型与以上分析讨论的ＥＳＤ模型有许多相似之处，在此不另专门讨论。
上述讨论的ＥＳＤ模型有重要的差异。尽管有重要差异这些模型间存在重叠和相似之处。理解这些差别和相同之处为分析、模拟试验、设计实验方法和防护ＥＳＤ制定规范、标准等都具有重要的意义。
静电放电（ＥＳＤ）模拟器(Simulator)或叫静电放电发生器(ESD Generator)
因为ＥＳＤ的偶然性较大，为了便于研究，需要能较好地重复ＥＳＤ的装置。通常采用ＥＳＤ模拟器进行实验。1984年的IEC801－2使用简单的RC模型，150ＰＦ电容串一个150欧姆电阻，其放电电流波形上升时间约为5ns。
国内外一些主要标准的ＥＳＤ模拟器目前只规定了人体模型的ＲＣ参数。其典型电路参数如表所示。这些标准规定的ＲＣ参数相差较大，主要是起草标准时各机构对人体参数测量方法或标准的目的不相同所致。
由于以前测量仪器的性能低以及人们对ＥＳＤ研究不够深入, 较早期的一些标准对人体电容或人体放电电阻, 规定得较粗糙, 相差较大。近年来由于带宽大于1GHz的数字存储示波器的应用，大部分研究结果认为，通常人体静电电容为100PF—300PF, 放电电阻约为几百欧姆，放电时间常数为几十纳秒。较新的标准或一些商业静电模拟器大部分采用电容为150PF串330Ω电阻作为人体ＥＳＤ模型。
表 国内外典型ESD模型器参数
机构
电容（pF）
电阻（Ω）
时间常数
ＲＣ(ns)
参考文献
IEC 801-2 (第一次)
150
150
22.5
[[i]]
IEC 801-2(第二次)
150
330
49.5
[[ii]]
IEC 1000-4-2
150
330
49.5
EN61000-2-4
150
330
49.5
ECMA
150
330
49.5
[[iii]]
EIA
100
500
50
[[iv]]
NEMA
100
1500
150
[[v]]
MIL-STD 883B
100
1500
150
[[vi]]
DOD-HD BK263
100
1500
150
EIA
60
10000
600
[ 104]
SAE
300
5000
1500
[[vii]]
MIL-STD-1512
500
5000
2500
GJB736
500
5000
2500
[[viii]]
注: EIA (Electronics Industries Association)
NEMA (National Electrical Manufacturer’s Association)
IEC (International Electrotechnical Commission)
ECMA (European Computer Manufactur’s Association)
SAE ( Society of Automotive Engineers)
[i] IEC 801-2. International Electrochemical Commission. Electromagnetic Compatibility for Industrial Process Measurement and Control Equipment. Part 2. Electrostatic discharge requirements. 1st ed. 1984
[ii] IEC 801-2. International Electrochemical Commission. Electromagnetic Compatibility for Industrial Process Measurement and Control Equipment. Part 2. Electrostatic discharge requirements. 1st ed. 1991
[iii] ECMA. Electrostatic discharge susceptibility. 1984,TR/23
[iv] EIA Standard Proj. PN-1361, 1981
[v] National electrical manufacturer’s Association, Residential controls, Environmental testing for electronic controls. NEMA, 1982
[vi] Military standard. The methods and procedures for micro electronics. MIL STD 883B
[vii] Society of Automotive Engineers. SAE Standard recommended practice. Inf. Rep. J-1211. 1978
[viii] GJB 736.11-90 电火工品试验方法 电火工品静电感度试验
RSS Feed