什麼是ESD？ESD靜電保護總則:

ESD的意思是“靜電釋放”的意思，它是英文：Electro-Static discharge 的縮寫

什麼是ESD？

簡言之，ESD就是電荷的快速中和，電子工業每年花在這上面的費用有數十億美元之多。我們知道所有的物質都由原子構成，原子中有電子和質子。當物質獲得或失去電子時，它將失去電平衡而變成帶負電或正電，正電荷或負電荷在材料表面上積累就會使物體帶上靜電。電荷積累通常因材料互相接觸分離而產生，也可由摩擦引起，稱為摩擦起電。

有許多因素會影響電荷的積累，包括接觸壓力、摩擦係數和分離速度等。靜電電荷會不斷積累，直到造成電荷產生的作用停止、電荷被泄放或者達到足夠的強度可以擊穿周圍物質為止。電介質被擊穿後，靜電電荷會很快得到平衡，這種電荷的快速中和就稱為靜電放電。由於在很小的電阻上快速泄放電壓，泄放電流會很大，可能超過20安培，如果這種放電通過積體電路或其他靜電敏感元件進行，這麼大的電流將對設計為僅導通微安或毫安培級電流的電路造成嚴重損害。

有多種模型可以用來表述器件如何受到損害，如人體模型(HBM)、機器模型(MM)、帶電器件模型(CDM)以及電場對器件的影響等。對於自動裝配設備而言，主要考慮後三種損壞模型(模式)，我們在下面分別進行討論。

機器模型/模式 自動裝配設備使用導軌、傳動帶、滑道、元件運送器和其他裝置來移動器件使之按工藝要求的方向運動，如果設備設計不當，傳動帶和運送系統上可能會積累大量電荷，這些電荷將在工藝過程中通過器件泄放。設備部件通過器件放電就稱為機器模型/模式。

帶電器件模型/模式 如果一個器件因某種原因累積了電荷並與一個帶電少的表面相接觸，電荷就會通過器件上的導電部分泄放。當器件向其他材料放電時，就稱為帶電器件模式，用帶電器件模型表示。

電場影響 電場感應會在IC阻性線路間產生電位差，引起絕緣體介質擊穿。造成失效的另一個原因是器件上的電荷在電場中會被極化，從而產生電位差並向異性電荷放電，形成雙重放電或中和。在ESD控制中使用了具有不同電阻特性的材料，這些材料用在自動裝配設備中可以獲得理想的效果。描述材料電阻特性通常用表面電阻率或體電阻率。

常見概念及應用

表面電阻率 簡單地說表面電阻率就是同一表面上兩電極之間所測得的電阻值，將電極形狀和電阻值結合在一起通過計算可得到單位面積的電阻值。現在市面上可以買得到讀數為單位面積電阻值的測量儀。

體電阻率 體電阻率是通過材料厚度的電阻值，單位是Ω·cm。

導電材料 導電材料指表面電阻率和體電阻率分別小於106Ω和106Ω·cm的材料。

耗散材料 耗散材料指表面電阻率和體電阻率分別小於1012Ω或1012Ω·cm的材料。

防靜電材料 “防靜電”指的是能夠抑制電荷累積，可以在材料製造過程中添加或者局部加入某種物質得到這種特性。防靜電材料無需用表面或體電阻率表示。

導電添加劑和薄膜 如果由於成本或者其他設計上的原因只能使用塑膠材料或複合材料時，可以使用添加劑改善靜電特性，將添加劑混入塑膠材料中，根據添加劑和樹脂百分比不同可獲得所需的導電性或耗散性。

在樹脂中加入纖維可以使之獲得導電性或耗散性並增強強度，這種纖維可能本身就有導電性或者採用了表面電鍍工藝。雖然添加纖維可得到這些好處，但它也改變了收縮率和韌性。填充劑可以提供導電性和耗散性，增加強度，但常常會降低基體樹脂的硬度。表1是一些常見的導電添加劑。

傳送帶 傳送帶用來輸送元件、PCB和其他器件，材料一般為塑膠、纖維製品或橡膠。如果傳送帶要接收從機器其他部分傳來的器件，那麼它應該採用耗散性材料。當傳動帶表面電阻率為1～106Ω時，它會使帶電器件放電速度太快，對器件造成損害；當表面電阻在106～109Ω時，只要傳送帶通過轉輪滑輪和機架良好接地，傳送帶上就不會帶電。

另一個要考慮的問題是傳送帶速度。如果傳送帶運動速度太快，器件放到傳送帶上時就可能會滑動(或者器件保持不動而傳送帶繼續在動)，這時就會形成摩擦生電，傳送帶如果接地能使電荷耗散掉，但是器件或PC板仍帶有電荷而會造成危害。

導向裝置和導軌 導向裝置和導軌用來提供通道或者使器件放於一個固定的位置或保持一定的方向性，採用的材料應能使電荷耗散掉並且防止器件摩擦生電。表面電阻率為106Ω的材料具有良好耗散性而且不會損傷器件，如果送入的器件處於無靜電狀態，也可以使用導電性材料(表面電阻率低於106Ω)。

ESD靜電保護總則:

1. 概述

隨著多媒體應用在每個人的日常生活中扮演的角色日益增長，電腦與消費電子之間的關係也日益密切，對便攜性和功能性方面的增長會有持續性的需求。這就要求元件有更高的集成度——總的趨勢卻是導致敏感而昂貴的晶片,由於存在外部介面的ESD 浪湧而遭到損壞的風險也在增長。

為了抵消這種風險，Philips 提供了一系列寬範圍的完整分立產品，致力於保護、消除和濾波所有相關的I/O 埠。Philips 的保護器件相容最高的ESD 標準，這對所有CE 設備都是必須的：IEC 61000-4-2 level 4，8 kV（接觸放電）和15 kV（非接觸放電）。

作為USB 開發者論壇的關鍵成員，Philips 提供了多種保護解決方案，包括用於USB 介面的濾波和消除器件，範圍從主板到筆記本。

2. USB 1.1 – 埠保護

2.1 應用領域：MP3 播放器、PDA、數碼相機通用串列匯流排（USB）是一種支援熱插拔和可移動的系統，因此對靜電特別敏感。Philips提供的ESP 保護二極體，以及聯合ESD 保護、濾波和消除的器件，針對所有可擕式USB 1.1應用，比如PDA、MP3 播放器和數碼相機。

2.2 IP4058CX8/LF 重要特性

􀁺 線路終端。

􀁺 EMI 濾波。

􀁺 8 kV I/O ESD 保護。

􀁺 8 kV ESD ID 管腳保護。

2.3 PESD5V0L2UM 重要特性

􀁺 15 kV 接觸I/O ESD 保護。

􀁺 極低的漏電電流5 nA。

􀁺 很低的電容16 pF。

􀁺 極小的SMD 封裝。

3. USB 2.0 -單埠OTG 保護

3.1 應用領域：印表機，數碼相機

USB2.0 介面由一對差分數位信號構成，資料傳輸率最高達到480 Mbps，普遍運用於連接個人PC，筆記本和嵌入式電腦工作站的外設埠。Philips 在USB 運用中提供了一系列的超低電容的ESD 保護器件。

3.2 IP4059CX6/LF 重要特性

􀁺 8 kV 接觸I/O ESD 保護。

􀁺 15 kV 接觸 ESD ID 管腳保護。

􀁺 很小的面積。

4. USB 2.0 -單埠保護

4.1 應用領域：印表機、數碼相機、筆記本

由於處理資料的速率高達480Mbps，USB 2.0 介面為了避免信號失真而需要配備具有超低線路電容的ESD 保護器件。Philips 的超低電容ESD 保護系列器件非常適合於USB 應用，包括印表機、數碼相機和筆記本。

4.2 PRTR5V0U2X 重要特性

􀁺 8 kV 接觸I/O ESD 保護。

􀁺 超低的線路電容1.0 pF 。

4.3 PRTR5V0U2AX 重要特性

􀁺 12 kV 接觸I/O ESD 保護。

􀁺 超低的線路電容1.8 pF。

5. USB 2.0 –雙埠保護

5.1 應用領域：筆記本，PC 主板

在使用雙埠USB 2.0 設備時，為了使幹撓帶來的風險最小化，推薦使用最低電容的

ESD 保護器件。電容僅有1 pF，Philips PRTR5V0U4D 提供了服從IEC61000-4-2 標準的防護。

5.2 PRTR5V0U4D 重要特性

􀁺 12 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 超低的線路電容1.0 pF。

6. RGB/VGA 介面

6.1 應用領域：圖形卡，筆記本，PC 主板，監視器

VGA 介面廣泛用於圖形卡，筆記本，PC 主板和監視器之間的類比視頻信號的連接，當需要高級別的ESD 保護時，Philips 同樣有完整的終端和線路電阻，解決電磁干擾（上拉電阻可選）的獨立器件IP4273CZ16。還有提供給用戶最大限度可調的ESD 器件IP4274CZ16，不帶上拉電阻，允許不同阻值的上拉電阻從而應用於一些特殊的設計場合。

6.2 IP4273CZ16 重要特性

􀁺 8 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 超低5 pF 的線路電容。

􀁺 線路終端。

􀁺 上拉電阻（可選）。

􀁺 EMI 濾波。

􀁺 完全集成的75 歐電阻。

6.3 IP4274CZ16 重要特性

􀁺 8 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 超低5 pF 的線路電容。

􀁺 線路終端。

􀁺 EMI 濾波。

􀁺 完全集成的75 歐電阻。

6.4 IP4272CZ16 重要特性

􀁺 8 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 超低5 pF 的線路電容。

􀁺 線路終端。

􀁺 EMI 濾波。

􀁺 RGB 輸入輸出獨立。

􀁺 完全集成的75 歐電阻。

7. DVI/HDMI 介面

7.1 應用領域：液晶電視，監視器，DVD

DVI 和HDMI 介面已常用於數位視頻與音頻和顯示平板的連接。由於高頻信號（最高

達1.6GHz）的處理要求這些資料線配置極低的線路電容。Philips 提供了獨特的1pF 的線路電容保護器件。性能繼續維持8 kV 的可接觸的IEC61000－4－2 標準。

7.2 PRTR5V0U8S 和PRTR5V0U4D 重要特性

􀁺 8 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 4、6、8 軌到軌通道。

􀁺 超低的1 pF 的電容。

8. IEEE 1284 介面

8.1 應用領域：並行列印埠

對於傳統的平行埠（IEEE 1284），Philips 提供了多種ESD 保護二極體組，他們集成在一個很小的SMD 封裝裏，從4 線到18 線不等的ESD 保護。與離散的二極體相比，這種ESD 的箝位元性能更加優良。

8.2 IEEE 1284 介面ESD 晶片重要特性

􀁺 15 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 超低的洩漏電流5 nA。

􀁺 很低的電容16 pF。

9. 獨立的音頻/視頻界面

9.1 應用領域：筆記本，PC 主板，聲音和圖像卡

外部介面開放的音頻信號線需要ESD 保護去驅動音頻晶片。Philips 提供了一款小巧的

4 通道ESD 保護器件，以較低的綜合成本給消費者最大的利益。

9.2 PRTR5V0U4D 重要特性

􀁺 8 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 超低的1 pF 的電容。

9.3 PRTR5V0L4UW 重要特性

􀁺 15 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 很小的電容16 pF。

􀁺 超小的SOT665 SMD 封裝。

10. S-視頻/音頻介面

10.1 應用領域：筆記本，PC 主板，聲音和圖像卡

外部介面開放的音頻信號線需要ESD 保護去驅動音頻晶片。Philips 提供了一款小巧的

4 通道ESD 保護器件，以較低的綜合成本給用戶最大的利益。

10.2 PRTR5V0U4D 重要特性

􀁺 8 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 超低的1 pF 的電容。

10.3 PESD5V0L5UW 重要特性

􀁺 15 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 很小的電容16 pF。

􀁺 超小的SOT666 SMD 封裝。

11. SCART 介面

11.1 應用領域：錄影機，機頂盒，DVD 燒錄機

SCART 介面在電視機到錄影機，機頂盒，DVD 錄影機和人造衛星接收器的連接中得到了廣泛的應用。由於這些應用中使用了敏感的IC 器件，ESD 保護顯得非常重要。尤其是視頻和音頻信號線。

11.2 PRTR5V0U8S 和PRTR5V0U4D 重要特性

􀁺 8 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 4、6、8 軌到軌通道。

􀁺 超低的1 pF 的電容。

11.3 PESD5V0L7BAS 和PESD5V0L5UW 重要特性

􀁺 15 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 5 和8 疊ESD 保護二極體組。

􀁺 很小的電容16 pF。

12. IEEE 1394

12.1 應用領域：筆記本，數位可擕式攝像機

IP4224CZ6 是保護TPA 和TPB 資料通道的靜電放電的最佳方法。而且每一個器件內集

成55W 的終端電阻，從而達到極好的性能匹配。一個典型的應用如下所示：

12.2 IP4224CZ6 重要特性

􀁺 電阻匹配在TPA 與TPB 之間。

􀁺 不需添加過壓保護。

13. LVDS

13.1 應用領域：液晶面板，印表機，網路集線器

LVDS 資料線連接廣泛應用於高速資料信號傳輸，例如，在商用印表機或者LCD 面板

與轉接板的連接。這些應用需要ESD 保護是由於使用了敏感的IC 器件。對於這些高速資料線，軌到軌保護器件完全適用。

13.2 PRTR5V0U4D 重要特性

􀁺 8 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 超低的電容1 pF。

14. 高速介面

14.1 應用領域：局域網，G 比特乙太網

新的Philips 軌到軌家族被用來同時解決兩個高速介面的問題，超低的線路電容和高要

求的ESD 保護。

14.2 高速介面ESD 器件重要特性

􀁺 8 kV 接觸ESD 保護。

􀁺 2、4、6、8 軌到軌通道。

􀁺 超低的線路電容1.0 pF。