ESD系列之人體放電模式Human Body Model

人體放電模式(HBM)是指因人體在地面走路、衣物磨擦，或其它因素，以致在人體上累積了相當(dāng)數(shù)量的靜電荷，當(dāng)人體碰觸到IC時(shí)，靜電便會(huì)經(jīng)由IC的腳位而進(jìn)入IC內(nèi)，再經(jīng)由IC放電到接地端(ground)，如圖1所示。 此放電事件會(huì)在幾百毫微秒(ns)的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生數(shù)安培的瞬間放電電流，此電流容易毀損IC內(nèi)的組件。

HBM的ESD事件發(fā)生情形

CDM事件等效電路和NMOS典型的ESD實(shí)效

有關(guān)于HBM的ESD已有許多工業(yè)測試的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，常用的測試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范包含：MIL-STD-883G method 3015.7，EIA/JEDEC JESD22-A114E，SDA STM5.1-2001，詳細(xì)情形請(qǐng)參閱該工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。人體放電模式(HBM)可用下圖的等效電路圖來仿真，其中人體的等效電容定為100pF，人體的等效放電電阻定為1.5KΩ。

人體放電模式(HBM)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試等效電路

機(jī)器放電模式Machine Model

機(jī)器放電模式的ESD是指自動(dòng)化生產(chǎn)或測試機(jī)器(例如機(jī)械手臂)本身累積了相當(dāng)數(shù)量的靜電荷，當(dāng)此機(jī)器去碰觸到IC時(shí)，該靜電荷便經(jīng)由IC的腳位放電。機(jī)器放電模式常用的測試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為: EIA/JEDEC JESD22-A115A及ESDA STM5.2-1999，其等效電路圖如下圖所示。因?yàn)榇蠖鄶?shù)機(jī)器都是用金屬制造的，故其等效電阻為0Ω，其等效電容定為200pF。由于機(jī)器放電模式的等效電阻為0Ω，其放電的過程更短，在幾毫微秒(ns)到幾十毫微秒之內(nèi)會(huì)有數(shù)安培的瞬間放電電流產(chǎn)生。

機(jī)器放電模式(MM)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試等效電路

插座式組件充電放電模式Socket Charged Device Model

此放電模式是指IC先因磨擦或其它因素而在IC內(nèi)部累積了靜電，但在靜電累積的過程中IC并未被損傷。此帶有靜電的IC在處理過程中，當(dāng)其IC腳位碰觸到接地面時(shí)，IC內(nèi)部的靜電便會(huì)經(jīng)由此IC腳位流出來，而造成了放電的現(xiàn)象。 組件充電放電模式(CDM) ESD可能發(fā)生的原因及放電的情形顯示于圖(a)與圖(b)

(圖A)

圖(A)組件充電放電模式(Charged-Device Model) 靜電放電的可能發(fā)生情形：待測IC自塑料導(dǎo)管中滑出時(shí)與導(dǎo)管磨擦后帶電，帶電的IC腳位接觸接到地面而形成放電現(xiàn)象

(圖B)

圖(B)組件充電放電模式(Charged-Device Model) 靜電放電的可能發(fā)生情形：IC自塑料導(dǎo)管中滑出時(shí)與導(dǎo)管磨擦后帶電，IC腳朝上，經(jīng)由測試者的金屬鑷子(接地的金屬工具)而放電。

此種模式的放電時(shí)間更短，僅約幾毫微秒之內(nèi)，而且放電現(xiàn)象更難以真實(shí)的被模擬。因?yàn)镮C內(nèi)部累積的靜電會(huì)因IC組件本身對(duì)地的等效電容而變，IC擺放的角度與位置以及IC所用的包裝型式都會(huì)造成不同的等效電容。由于具有多項(xiàng)變化因素難定，因此，有關(guān)此模式放電的工業(yè)測試標(biāo)準(zhǔn)仍在草案階段(ESD DSP5.3.2-2003 draft)。組件充電放電模式的等效電路圖顯示于下圖。

組件充電放電模式(CDM)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試等效電路