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- ELETTRONICA OGGI 436 - MAGGIO 2014
COMPONENTS
ESD
essere soggetti a eventi ESD che sono molto più severi ri-
spetto a quelli sperimentati durante il collaudo in ambienti
produttivi controllati.
Valori contrastanti
Inoltre il modello per il test per le scariche ESD (MIL-
STD-883, Metodo 3015: Modello del Corpo Umano) comu-
nemente usato dai produttori di IC si riferisce specificata-
mente a un ambiente di produzione. Gli OEM che tengono
in considerazione i fenomeni ESD che si possono verificare
sul campo fanno uso di un modello più stringente definito
da IEC (International Electrotechnical Commission = Com-
missione Internazionale Elettrotecnica), ovvero lo standard
IEC 61000-4-2. Mentre la maggior parte dei fornitori di IC
testano i loro prodotti a 500V secondo il Modello del Corpo
Umano (HBM, Human Body Model) gli OEM li collauderan-
no a 800V (e oltre) in conformità a quanto previsto dallo
standard IEC. La tabella 2 confronta le correnti ESD del mo-
dello HBM che molti produttori di chip usano con fenomeni
ambientali di ESD descritti da IEC 61000-4-2 ai quali molti
consumatori sottopongono i loro dispositivi.
Si può vedere che il livello di corrente nel caso peggiore
(worst case) di scariche ESD HBM è molto più basso che
per IEC61000-4-2 (evidenziato in rosso in Tab. 2). L’even-
to che prevede tensioni di 8 kV descritto dalle specifiche
IEC 61000-4-2 in confronto con lo stesso evento (da 8 kV)
descritto nelle specifiche HBM comporta un incremento di
corrente di un fattore pasi a 5,6 volte. Un circuito integra-
to che sopravvive a un test HBM (condizioni di collaudo in
ambiente di produzione) non è garantito che sopravviva
quando utilizzato sul campo, dove l’esposizione a scariche
elettrostatiche sarà molto più severa. Considerando che la
maggior parte dei costruttori di IC effettuano il collaudo fino
a 500V usando l’HBM, il circuito integrato sperimenterà un
incremento di corrente fino a 100 volte quando confrontato
con un transitorio ESD da 8 kV sul campo; i risultati sono
ovvii a meno che non sia stata aggiunta un’adeguata prote-
zione ESD al progetto.
Come colmare il divario
Nel corso degli ultimi anni i requisiti dei collaudi sono di-
ventati molto più severi e un evento ESD di 8 kV è diventa-
to il livello più basso tipicamente usato. I livelli di collaudo
stanno avvicinandosi a 20 kV – se non a 30 kV – mentre i
fornitori di IC continuano a rimuovere la protezione per ri-
sparmiare area del silicio e introdurre un maggior numero
di funzionalità. La figura 1 evidenzia la sempre crescente
necessità di disporre di protezioni ESD supplementari.
Una corretta protezione a salvaguardia
dei circuiti integrati
La selezione del corretto dispositivo di protezione contro
le cariche elettrostatiche (ESD – Electrostatic Discharge) è
vitale per assicurare che l’applicazione finale sopravviva
e continui a funzionare come progettato originalmente. La
resistenza dinamica è un parametro molto importante da
considerare per la protezione dei dispositivi contro le sca-
riche ESD, se non addirittura il più importante quando si
seleziona il componente di protezione. Qualsiasi soluzione
di protezione ha un valore di resistenza intrinseca associa-
to con le sue caratteristiche di aggancio (clamping). In una
soluzione ideale la resistenza intrinseca è minimizzata in
modo da garantire che la soluzione di protezione abbia l’im-
pedenza verso terra più bassa durante un evento di scarica
di corrente elettrica.
Una resistenza dinamica più bassa riduce
l’esposizione alle ESD
La figura 2 descrive una situazione come quella appena
delineata. Durante un evento ESD il dispositivo di aggan-
cio si accenderà o passerà da uno stato nominale di alta
impedenza a uno di bassa impedenza. Se la sua resistenza
di serie è alta, una tensione di valore elevato (V = I*R) si
Tabella 1 – Generazione di ESD
Esempi di livelli di generazione statica di tensione
Modi di Generazione
10-25% RH 65-90% RH
Camminata su tappeto
35.000V
1.500V
Camminata su piastrelle in vinile
12.000V
250V
Lavoratore su banco di lavoro
6.000V
100V
Borsa di plastica raccolta
dal banco di lavoro
20.000V
1.200V
Sedia rivestita
con schiuma di uretano
18.000V
1.500V
Fig. 2 – IC Protetto
