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静电对 LED显示屏存在哪些危害?

在半导体产业中有超过10%的产品失效的原因被归咎于静电放电(ESD)影响,产品被静电打穿、烧毁、劣化、破坏的情况是常导致产品发生问题的主要原因之一。静电放电破坏主要是电子组件或系统在制造、生产、组装、测试、搬运等过程中,静电会累积在人体、仪器,甚至电子组件本身,这些物体间的相互接触,形成了一种放电路径,使得电子组件或系统遭到静电放电的永久性破坏,从而给LED生产带来巨大的困难。

众所周知,LED驱动IC是整个显示屏的心脏,驱动IC的寿命直接决定了显示屏的寿命。心脏受损,显示屏必然出问题。因此itc在IC的静电防护上下足功夫,PCB板边全部用GND包围,增加了ESD防护电路,连接设备的外壳,或直接接地,优化了算法,让ESD保护具有快的响应时间,低的钳位电压,承受ESD的重复作用而不受损。

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LED 驱动IC被静电破坏后,显示半导体组件严重受损

根据静电带电体及其对集成电路IC放电的方式不同,静电放电现象分为下列两类:

1 、 人体放电模式 (Human-Body Model, HBM)

2 、 机器放电模式 (Machine Model, MM)

集成电路产品的ESD规格如下表所示。一般商用规格的集成电路产品至少要有人体放电2KV,MM 200V 的防护能力。

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01、人体放电模式

人体放电模式(HBM)的ESD是指因人体在地上走动摩擦或其他因素导致人体累积了静电,此时接触到IC,人体的静电会经由IC的脚(pin)进入IC内,再由IC放电到地上,如图所示。此放电过程会在短到几百毫微秒(ns)的时间内产生数安培的瞬间放电电流,电流会把IC内的组件烧毁。对一般商用IC的2-KVESD 放电电压而言,其瞬间放电电流的尖峰值大约是1.33安培。

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02、机器放电模式

机器放电模式(MM)ESD是指机器(例如机械手臂)本身累积了静电,碰触到IC时,静电便经由IC的pin放电,其等效电路图如图所示。

因为大多数机器都是用金属制造的,其机器放电模式的等效电阻为0Ω,但其等效电容定为200pF。由于机器放电模式的等效电阻为0,故其放电的过程更短,在几毫微秒到几十毫微秒之内会有数安培的瞬间放电电流产生。

虽然人体放电的电压2KV 比机器放电的电压200V大,但是200V机器放电的放电电流却比2KV人体放电的放电电流大得多,因此机器放电模式对IC的破坏力更大。

如图200V机器放电的放电电流波形有上下振动的情形,是因为测试机台导线的杂散等效电感与电容互相耦合而引起的。

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人体放电模式(2KV)与机器放电模式(200V)放电电流的比较图

静电破坏轻则导致若干IC失效,重则导致整个电子系统提早老化,可靠度降低,或是马上起火爆炸。

一颗IC的ESD耐压能力的定义为其所有pin脚的最低耐受电压值,为了避免静电破坏造成的危害, IC需要具备人体放电模式3.5KV的耐受能力,并通过控制生产环境和一系列有效措施达到静电防护的效果和目的,多重静电防护模式确保LED生产过程的绝对完善与安全,保障每件产品的高品质输出与使用,让LED显示屏在客户手中发挥出最大的价值。

本文由 @卤豆干 发布于弱电智能网 。

题图来自Unsplash,基于CC0协议

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