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PCBA板上元器件易受静电击穿的原因是什么?

2021-03-30 18:00:36
本文讨论了PCBA板上元件易受静电击穿的原因。
一、静电击穿分析
MOS管是ESD敏感器件,输入电阻高,栅源间电容很小,所以很容易被外界电磁场或静电的感应充电(少量电荷可能在电极间电容上形成相当高的电压(认为U=Q/C),会损坏管),静电强的地方很难放电,容易造成静电击穿。静电击穿有两种方式:一种是电压型,即栅极薄氧化层击穿,造成栅极与源极短路,或栅极与漏极短路;第二,电源类型,即金属化薄膜铝带被吹断,导致栅极开路或电源开路。JFET管和MOS管的输入电阻较高,但MOS管的输入电阻较高。
反向偏置pn结比正向偏置pn结更容易发生热故障,反向偏置条件下损坏pn结所需的能量仅为正向偏置条件下的十分之一左右。这是因为在反向偏置中,大部分功率消耗在结区中心,而在正向偏置中,大部分功率消耗在结区外部的体电阻中。对于双极器件来说,发射极结的面积通常小于其他结的面积,结表面比其他结更靠近表面,因此经常观察到发射极结的退化。此外,击穿电压高于100伏或漏电流小于1nA的pn结(如JFET的栅结)比类似尺寸的传统pn结对静电放电更敏感。
一切都是相对的,不是绝对的。MOS管只是比其他器件灵敏。静电放电的特点是随机性。不碰MOS管也不是不能击穿。此外,即使产生静电放电,管道也可能不会破裂。静电的基本物理特性是:(1)吸引或排斥;(2)有电场,与大地有电位差;(3)会产生放电电流。这三种情况,即静电放电,一般在以下三种情况下影响电子元件:(1)元件吸收灰尘,改变线间阻抗,影响元件的功能和寿命;(2)元件的绝缘层和导体被电场或电流损坏,使元件不能工作(完全损坏);(3)由于电流引起的瞬时电场软击穿或过热,造成元器件损伤,虽然还能工作,但使用寿命受损。所以ESD对MOS管的损坏可能是一种或者三种情况,不一定每次都是第二种情况。以上三种情况,如果元器件被完全破坏,会在生产和质量检测中被检测和淘汰,影响较小。如果部件轻微损坏,在正常测试中不容易被发现。在这种情况下,即使在使用中,经过多次处理,也经常发现损坏。不仅难以检查,而且难以预测损失。静电对电子元器件的危害不亚于严重火灾爆炸事故造成的损失。
PCBA板上的元件易受静电击穿的原因是什么?
二、防静电
什么情况下PCBA板会被静电损坏?可以说,电子产品从生产到使用的全过程都受到静电的威胁。从器件制造到插件组装焊接,从整机装联,包装运输到产品应用,所有这些都受到静电的威胁。在整个电子产品生产过程中,静电敏感元件在每一个阶段的每一个小步骤都可能受到静电的影响或损坏,但实际上最重要也是最容易被忽视的一点是元件的传输和运输。在这个过程中,运输由于容易暴露在外部电场中(如经过高压设备附近、工人频繁移动、车辆快速移动等)而受损。)。因此,应特别注意传输和运输过程,以减少损失,避免无关的争议。添加齐纳电压调节器进行保护。
现在的mos管不那么容易坏了,特别是大功率的vmos,很多都有二极管保护。VMOS  栅极电容很大,不能感应高电压。不像北方干燥,南方潮湿,不容易产生静电。而且现在大部分CMOS器件都增加了IO端口保护。但是,用手直接接触CMOS器件的引脚并不是一个好习惯。至少引脚可焊性变差。
第一,MOS管本身的输入电阻很高,栅源间的电容很小,很容易被外界电磁场或静电的感应充电,少量的电荷会在电极间的电容上形成相当高的电压(U=Q/C),对管造成损伤。虽然MOS输入端子有防静电保护措施,但还是需要小心处理。储存和运输时最好用金属容器或导电材料包装,不要放在易产生静电高压的化工材料或化纤织物中。组装和调试时,工具、仪器、工作台等。应接地良好。为防止操作人员的静电干扰造成损坏,如果尼龙和化纤衣服不合适,最好先用手或工具接触地面,再接触集成块。在矫直、弯曲或手工焊接设备引线时,所用设备必须接地良好。
二、MOS电路输入端保护二极管的导通时电流容差一般为1mA。当可能出现过大的瞬态输入电流(超过10mA)时,输入保护电阻应串联连接。因此,在应用中,可以选择具有内部保护电阻的金属氧化物半导体管。还有,由于保护电路吸收的瞬时能量有限,过大的瞬时信号和过高的静电电压会使保护电路无用。因此,焊接时,烙铁必须可靠接地,以防止泄漏穿透设备的输入端。一般使用时,断电后烙铁的余热可以用来焊接,接地引脚要先焊好。
 

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