PCBA板上元器件易受靜電擊穿的原因是什么？

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(chǎng)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(huì)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(lèi)型，即金屬化薄膜鋁帶被吹斷，導(dǎo)致柵極開(kāi)路或電源開(kāi)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?jī)H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(duì)于雙極器件來(lái)說(shuō)，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(lèi)似尺寸的傳統(tǒng)pn結(jié)對(duì)靜電放電更敏感。

一切都是相對(duì)的，不是絕對(duì)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(huì)破裂。靜電的基本物理特性是：(1)吸引或排斥；(2)有電場(chǎng)，與大地有電位差；(3)會(huì)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(xiàn)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(chǎng)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(shí)電場(chǎng)軟擊穿或過(guò)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(duì)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(huì)在生產(chǎn)和質(zhì)量檢測(cè)中被檢測(cè)和淘汰，影響較小。如果部件輕微損壞，在正常測(cè)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(guò)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(cè)損失。靜電對(duì)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(huì)被靜電損壞？可以說(shuō)，電子產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用的全過(guò)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(gè)電子產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，靜電敏感元件在每一個(gè)階段的每一個(gè)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(gè)過(guò)程中，運(yùn)輸由于容易暴露在外部電場(chǎng)中(如經(jīng)過(guò)高壓設(shè)備附近、工人頻繁移動(dòng)、車(chē)輛快速移動(dòng)等)而受損。)。因此，應(yīng)特別注意傳輸和運(yùn)輸過(guò)程，以減少損失，避免無(wú)關(guān)的爭(zhēng)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(gè)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(chǎng)或靜電的感應(yīng)充電，少量的電荷會(huì)在電極間的電容上形成相當(dāng)高的電壓(U=Q/C)，對(duì)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(chǔ)存和運(yùn)輸時(shí)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(shí)，工具、儀器、工作臺(tái)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(xiàn)時(shí)，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(shí)電流容差一般為1mA。當(dāng)可能出現(xiàn)過(guò)大的瞬態(tài)輸入電流(超過(guò)10mA)時(shí)，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(shí)能量有限，過(guò)大的瞬時(shí)信號(hào)和過(guò)高的靜電電壓會(huì)使保護(hù)電路無(wú)用。因此，焊接時(shí)，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(shí)，斷電后烙鐵的余熱可以用來(lái)焊接，接地引腳要先焊好。