掩理層內(nèi)的不明顯的故障時需要仔細地移開金屬層或其它層。ESD還有可能通過一定的進入儀器的核心。類似于閃電沖擊> ESD會順著電路延伸直到能最耗盡為止，其結(jié)果難以預(yù)料。
高壓來自何處?
機械地分離兩種不同的材料會產(chǎn)生靜電，這些中性材料的表面被不同程度地電化成兩層，或許外層帶有大量電子，這些電子被材料中的大部分t1:電荷平衡;另一種材料呈現(xiàn)出相反的表面電荷，當(dāng)表面具有異性電荷的材料接觸時，電子的遷移使一種材料失
去負電荷，相應(yīng)的另一種材料失去t1:電荷。這就是所謂的摩擦起電，是靜電產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移的基本方式。
表1列出了不同材料摩擦起電的電荷特性，如玻璃、尼龍帶t1:電，硅、聚四氟乙烯帶負電。材料的導(dǎo)電性也對材料表面建立電荷的能力有影響，許多材料的導(dǎo)電性或表面電阻很大程度上取決于濕度，濕度越低導(dǎo)電能力越低，越容易阻止電荷的遷移使其停留在原位。
對于這類芯片，類似于方法3015.7檢測組合引腳)的測試手段無法對輸沁輸出(I/O)引腳提供適當(dāng)?shù)腅SD敏感度的描述。機器模式和方法3015.7提供引腳的最低失效電壓等級，但不能確切判斷I/O引腳需要的較高的內(nèi)部ESD保護電平(由制造商提鈞，有些器件的I/O引腳能夠承受士15kV的沖擊，而非I/O引腳或許受到士2kV沖擊時就損壞了，如果利)I I上述測試方法對其檢測，得出的結(jié)論是ESD保護等級低于士2kV。幸運的是用于I/O引腳測試的更好的方法已經(jīng)產(chǎn)生。
針對I/O端口的新型ESD測試
I/o端口允許系統(tǒng)與其它設(shè)備進行通信，芯片的I/o口包含與外部設(shè)備進行連接的邏輯電路引腳，這些引腳應(yīng)該能夠承受靜電放電和其它因操作員在連接或斷開電纜時的不規(guī)范操作帶來的影響。對于外部接口芯片的I/o引腳，理想的ESD檢測方法是:
.對實際設(shè)備僅采用模擬ESD事件的方法測試I/O引腳·
.采用模擬人體產(chǎn)生的靜電放電波形進行測試。不同電路模型規(guī)定不同的幅值、上升/下降時間和功率。
.分別在供電和斷電期間測試IC
.定義IC故障，包括“死鎖”(暫時性的功能失效)、 災(zāi)難性損壞或參數(shù)失效。“死鎖”被認為是一種結(jié)構(gòu)性的故障，因為，如果不做檢測，它可能帶來可靠性問題，導(dǎo)致系統(tǒng)故障。
有兩種方法均符合上述要求已被設(shè)備制造商廣泛采用，來測試I/O端口的ESD防護能力(圖3)第一種方法修改自Method 3015.7 MIL-STD-883它采用了與原來方法相同的電路模型和波形，但只將ESD脈沖施加于器件的I/o引腳。這種方法的口的是模擬已安裝于線路板并運行于口標(biāo)系統(tǒng)中的Ic所遭遇的故障電流。
第二種方法是IEC 1000-4-2 現(xiàn)已成為國際標(biāo)準。相比Method 3015.7測試條件，它規(guī)定了更高的電容和更低的電阻。IE C 1000-4-2被廣泛地)II于測試終端設(shè)備的接口(表2)。值得一提的是 Maxim公司的模擬開關(guān)和RS-232/RS-485接口IC完個符合這些ESD標(biāo)準，且無須外圍元件。
ESD保護方法
保護接口免受ESD損壞是設(shè)計者的責(zé)任，業(yè)內(nèi)提供了多種選擇，每種方式各有利弊。下面的討論將試圖揭開許多關(guān)于ESD保護措施的誤解和謎團。
電容保護
這種方法被廣泛應(yīng)用于大批消費類和汽車設(shè)備中。它通過輸人端和地之間一個簡單的并聯(lián)電容來保護輸人引腳。這種想法認為足夠容最的電容能夠吸收ESD放電，而不會超過所連接IC引腳的ESD額定值。為了方便說明，考慮一個連接至外部的引腳，且具有2kV的ESD額定值。
按照IEC 1000-4-2模型規(guī)范，將一個150pF的電容充電至15kV。如果將一個1500pF的電容并聯(lián)在暴露的引腳上，它將最大充電至測試電壓的1/10。由于該值低于IC的ESD額定值，于是有些人認為萬事大吉。這種方法被廣泛采用但它對于問題的認識過于簡單化。在某種條件下它可以提供一定的保路上作不受必要的電容或寄生電感的影響為說明這種保護方式對于布線的敏感程度，考慮印刷板上一段1 cm長的線條，它具有的電感最大約為7nH。當(dāng)一個幅度為30A的電流脈沖以lns的上升時間(IEC1000-4-2波形，圖4)施加于7nH電感時，很容易計算出每厘米接地線將產(chǎn)生210V的電壓毛刺。
電阻保護
電阻保護串聯(lián)于接口引腳。該阻抗能夠限制峰值電流，有助于消耗瞬態(tài)功率。與電容保護相似，必須注意，要確保電路上作不會受到阻抗增加帶來的負面影響。另一個需要注意的問題是，電阻自身也有可能對ESD敏感。金屬薄膜電阻采用的制造方法，導(dǎo)體金屬化相似，通常具有類似的ESD限制。這些串聯(lián)電阻的寄生電容則是另外一個問題，一個短暫的跳變，即使通過幾個pF電容，一樣能夠?qū)е翴C輸人嚴幣損壞。
電阻一電容保護
這種方法是R和C保護技術(shù)的混合。每個接口引腳上所需的兩個元件，根據(jù)部分PC板面，同時增加了成本、降低了可靠性。RC網(wǎng)絡(luò)和鐵軟體磁珠或磁環(huán)一起，通常用于EMI抑制。
MOV和TransZorb下M保護
在I/O引腳上連接金屬一軟化物壓敏電阻或硅舌崩型抑制器是非常有效的保護措施。但是，它們的價格通常較高、體積較大，而且在接口端增加了額外的容性。與電容保護類似，這些兒件要求低感抗(短)接地回路。
增強ESD抵抗能力的布線要領(lǐng)
.遵守標(biāo)準的模擬布線技術(shù)，將所有的旁路及電泵電容放置在盡可能靠近Ic的位置(尤其是接口Ic)
.在印刷板上設(shè)置一個接地平面。
.保護電路或Ic盡最靠近I/o端口放置。
Maxim IC的內(nèi)部保護
在開發(fā)內(nèi)置ESD保護IC方面， Maxim已經(jīng)投人了極大的努力。開始是RS-232和RS-485接口IC，現(xiàn)在此類保護器件又增加了幾種模擬開關(guān)和MAX681_系列開關(guān)去抖器。所有器件都能夠承受直接施加于其I/o引腳上的IEC 1000-4-2 ESD放電。Maxim相干這是控制系統(tǒng)內(nèi)ESD的最好方法。它更為強健、技術(shù)成熟，而且成本低于大多數(shù)同類方案。
Maxim提供許多ESD保護的RS-232接口Ic同時很好地結(jié)合了驅(qū)動器和接收器。其中有超低功耗的RS-232接口，它們I司時集成了Maxim的AutoShutdownTM技術(shù)。本年，幾項新的創(chuàng)新業(yè)已公開ESD保護類RS-232接口領(lǐng)域。例如，采用超小型的SOT封裝、具有完整的ESD保護的單RS-232發(fā)送器和接收器(MAX318_系列)就能夠解決許多小型便攜式設(shè)備中的實際問題。
另外，已經(jīng)發(fā)布的產(chǎn)品中還有一款專用于數(shù)據(jù)電纜的獨特的ESD保護接口。用于蜂窩電話的數(shù)據(jù)電纜通‘常是在電纜中，而非電話中，包含了一個RS-232接口。這樣，這種應(yīng)用的ESD保護不僅要求在接口IC的RS-232端，而且還包括邏輯端。MAX3237E是唯一針對這個問題提供解決方案的IC。它提供了一個完整的5發(fā)送器,3接收器接口(如同modem)Maxim，下一計劃推出更多具有雙端ESD保護的RS-232接口，以適合于其它應(yīng)用，如PDA片座或其它電話裝置。
R S-485接口
在具有ESD保護的RS-485接口方面， Maxim也處于領(lǐng)導(dǎo)地位。在率先將ESD保護應(yīng)用于這類器件后，Maxim在這個方面推出了17種產(chǎn)品，而且還有許多產(chǎn)品正在研制。值得一提的是，前年我們推出了MAX3095/MAX3096，將Maxim強健的ESD保護結(jié)構(gòu)和低功耗上作模式延伸到了早期的26LS32四接收器上(引腳兼容)。另外，前年還發(fā)布了一系列的3.3V. ESD保護類 RS-485接口IC。例如，Maxim創(chuàng)新的MAX348_ E系列，包括ESD保護、輕負載、限斜率輸出和低功耗等特點。
模擬開關(guān)
Maxim是第一個認識到ESD保護應(yīng)用于模擬開關(guān)和多路復(fù)用的價值的IC制造商，這些器件在許多應(yīng)用中直接與外部系統(tǒng)接口，因而提供ESD保護是有必要的。第一類是一系列的ESD保護開關(guān)和多路復(fù)用器·該系列包括幾款具有士15kV ESD保護的低電壓IC引腳兼容于4051的8:1 CMOS模擬多路復(fù)用器(MAX4558)，引腳兼容于4052的X4:1 CMOS模擬多路復(fù))IJ器(MAX4559)，引腳兼容于4053的3組SPDT開關(guān)(MAX4560 )，以及引腳兼容于4066的SPST CMOS模擬開關(guān)(MAX4551)第二個系列的器件采用JSOT23封裝，具有+-15kV ESD保護，包括單路單刀單擲(常開）開關(guān)（MAX4568) 單刀單擲(常閉)開關(guān)(MAX4569)和單刀雙擲開關(guān)(MAX4561)。
