在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，靜電放電（ESD） 是最常見且破壞性極強的電氣威脅，它可能在生產(chǎn)、運輸、組裝甚至使用中發(fā)生，輕者導(dǎo)致功能異常，重者直接損毀器件。為了在研發(fā)與生產(chǎn)階段評估器件抗靜電能力，業(yè)界廣泛采用三種主要模型：HBM（人體放電模型）、CDM（器件放電模型）、MM（機器放電模型）。這三種模型各有特點、測試標(biāo)準(zhǔn)與適用場景，今天我們來了解下它們的原理、測試差異、意義，并結(jié)合 Boarden（寶宮） 的相關(guān)產(chǎn)品，提出實用的設(shè)計建議。
一、什么是ESD？
ESD 即 Electrostatic Discharge（靜電放電），指不同電位物體間電荷迅速轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的瞬間高壓電流脈沖。其能輕易達到數(shù)千伏，常出現(xiàn)在操作人員手持金屬工具、設(shè)備搬運或PCB貼裝過程中。在敏感電子器件中，如LED驅(qū)動電源、通信接口、集成電路等，ESD 可造成：
- 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)損壞；
- 信號傳輸中斷；
- 器件壽命顯著下降。
理解不同ESD模型，有助于制定更加有效的防護策略。
二、ESD三大模型概覽
? HBM — Human Body Model（人體放電模型）
- 原理：模擬人體或操作者通過手指觸碰元器件時放電的情景，使用100pF 電容 + 1.5kΩ 電阻的RC電路 。
- 標(biāo)準(zhǔn)：ANSI/ESDA?JEDEC JS?001（前稱 STM5.1 / JESD22?A114） 。
- 特點：
- 有較長放電時間（2–10 ns）
- 峰值電流約為0.67A/kV
- 常用于測試人體觸碰引發(fā)的靜電風(fēng)險
- 應(yīng)用：評估器件對生產(chǎn)環(huán)境中人體接觸放電的抗擾能力。
? CDM — Charged Device Model（器件放電模型）
- 原理：元器件自身帶電，觸碰接地導(dǎo)體后快速釋放電荷。
- 標(biāo)準(zhǔn)：ANSI/ESDA?JEDEC JS?002（取代舊 STM5.3.1 / JESD22?C101） 。
- 特點：
- 極快放電（rise time <1ns）
- 峰值電流可達幾十安培
- 屬于現(xiàn)代自動化裝配中最主要的ESD威脅模型()
- 應(yīng)用：貼片器件在自動裝配線中的風(fēng)險最大。
? MM — Machine Model（機器放電模型）
- 原理：模擬金屬工具或設(shè)備直接接觸元器件并放電的情況，通常使用200pF 電容且無.series 抑制電阻 。
- 標(biāo)準(zhǔn)：ESD STM5.2 / JESD22?A115。
- 特點：
- 高頻率沖擊、能量集中，類似于無阻抗放電
- 多數(shù)場景已被淘汰或較少采用 。
三、三模型對比表
| 模型 | 電容 | 電阻 | 典型放電時間 | 峰值電流 / 電壓 | 場景/意義 |
|---|---|---|---|---|---|
| HBM | 100?pF | 1.5?kΩ | 2–10?ns | ~0.67?A/kV | 人體觸碰放電，生產(chǎn)操作風(fēng)險 |
| CDM | ~4?pF或30?pF | ~0Ω | <1?ns | 數(shù)十安培 | 自動裝配、懸空器件觸地 |
| MM | 200?pF | ≈0Ω | ~5–8?ns | 類似電壓源 | 工具/設(shè)備接觸放電，已弱化 |
總結(jié)可得：CDM頻率高、峰值強、對芯片破壞性最大；HBM覆蓋人機接觸風(fēng)險最廣；MM更多是歷史參考。
四、ESD防護設(shè)計核心建議
根據(jù)三種模型的特點，推薦以下防護方案：
? 1. TVS瞬態(tài)電壓抑制器
快速響應(yīng)、納秒級脈沖鉗位，對于HBM和CDM模型防護都非常有效。
貼片時應(yīng)盡可能靠近敏感IC，以減少線阻和延遲。
?? 2. 高速接口的低電容ESD保護器件
對于USB/HDMI/USB?C等高速差分信號接口，建議使用低電容 ESD 陣列器件（如 DFN 封裝），保證信號完整性。
?? 3. PCB布局與接地優(yōu)化
- 縮短敏感器件到地線路徑
- 添加引腳旁的阻尼電阻或 RC 濾波
- 合理規(guī)劃走線、降低接地回路面積以減小CDM風(fēng)險
? 4. QA與環(huán)境控制
- 落實作業(yè)人員接地與工作坪接地
- 控制生產(chǎn)環(huán)境濕度、使用離子風(fēng)機減少靜電積累
- 建立分類敏感等級流程（HBM/CDM等級結(jié)合體系）
五、Boarden（寶宮電子）的防護器件推薦
針對上述防護需求，Boarden 提供差異化產(chǎn)品支持：
| 產(chǎn)品類別 | 封裝 | 優(yōu)勢 | 典型應(yīng)用 |
|---|---|---|---|
| TVS 二極管系列 | SOD?323、SOT?23 等 | 快響應(yīng)、寬壓保護 | LED 驅(qū)動、電源輸入接口 |
| 低電容 ESD 陣列器件 | DFN、SOT?363 | 高速差分接口適用 | USB/HDMI/Type?C保護 |
| CMS 貼片壓敏電阻 | 0603–2220 | 高能量吸收、低殘壓 | AC 輸入、工業(yè)電源端保護 |
| 共模抑制器（BIS 器件） | 專利結(jié)構(gòu) | 抑制共模干擾與 ESD | 照明、通信模塊、充電樁 |
如需樣品或評估報告，我們可根據(jù)客戶具體應(yīng)用場景，推薦最合適的器件型號。
理解并掌握 HBM、CDM、MM 三大 ESD 模型的本質(zhì)，有助于設(shè)計出更可靠、符合標(biāo)準(zhǔn)的電子產(chǎn)品。廠家、設(shè)計工程師與質(zhì)量控制團隊?wèi)?yīng)將 CDM 敏感性測試與 HBM 防護策略結(jié)合使用，以確保從生產(chǎn)到交付的全面可靠性。
結(jié)合 Boarden 在 ESD 防護領(lǐng)域多年的技術(shù)沉淀，寶宮致力于為客戶提供從器件選型、布局建議、板級優(yōu)化到產(chǎn)品驗證的一站式解決方案，如需更多討論可 ESD 應(yīng)用手冊或樣品測試，聯(lián)系我們將為您提供個性化防護建議及后續(xù)支持。
