隨著電子技術的不斷發展，靜電防護技術不斷提高，無論是在LED器件設計上，還是在生產工藝上，抗ESD能力都有明顯的進步，但是，GaN基LED畢竟是ESD敏感器件，靜電防護必須滲透到生產全過程。
一、引言
氮化物藍光LED的成功研發，從根本上解決了LED三基色缺色問題，實現了全彩色顯示，GaN基藍光、綠光LED得到廣泛應用。但是，GaN基LED與GaAs基LED相比，其抗靜電放電(ElectroStaticDischarge桬SD)能力明顯下降，GaN基LED屬靜電敏感器件，生產和使用過程中，如果沒有良好的靜電防護措施或者防護措施不當，即可能造成器件失效或者光電參數劣化。GaN基LED的靜電防護技術正逐步受到產品設計者、生產者和使用者的重視，本文將對GaN基LED的靜電防護作一簡要的綜述。
二、靜電的產生
靜電是由于物體接觸分離后出現電荷不平衡而產生的，它存在于物體表面，是正負電荷在局部失衡時產生的一種現象，只要有接觸分離就有可能產生靜電，靜電可以說無所不在。產生靜電的途徑如下：
1．摩擦:在日常生活中，任何兩個不同材質的物體接觸后再分離，即可產生靜電，摩擦生電是產生靜電的濟普通方法。材料的絕緣性能越好，越容易通過摩擦產生靜電。
2．感應:針對導電材料而言，因電子能在它的表面自由流動，如將其置于一電場中，由于同性相斥，異性相吸，正負離子就會轉移因而產生靜電。電場的存在和導電材料是通過產生靜電的必要條件。
3．傳導:針對導電材料而言，因電子能在它的表面自由流動，如與帶電物體接觸，將發生電荷轉移而產生靜電。
人體帶靜電的過程較為復雜。人體行走、活動時，衣服的摩擦、人體與其他物品接觸分離等，均可能產生靜電。靜電電位U是由帶電體所帶電荷量Q與其對地電容C而確定的，根據Q=CU，U=Q／C，一般電荷量Q較小，但對地電容C也很小，所以靜電電位U可以很高。靜電電荷量Q產生的大小，與其所處環境關系密切，表一為人體幾種狀態的帶靜電情況。
控制ESD的主要困難是，它是看不見的，有時還感覺不到，但又能達到損壞電子元器件的地步。人體對靜電的感度參見表二。要做好靜電防護措施，必須了解靜電的產生途徑，以便有的放矢，靜電防護從源頭做起。
三、LED靜電放電損傷
靜電放電(ESD)引起發光二極管PN結的擊穿，是LED器件封裝和應用組裝工業中靜電危害的主要方式。靜電損傷具有如下特點：
1.隱蔽性:人體不能直接感知靜電，即使發生靜電放電，人體也不一定能有電擊的感覺，這是因為人體感知的靜電放電電壓為2-3KV。大多數情況都是通過測試或者實際應用，才能發現LED器件已受靜電損傷。
2.潛伏性:靜電放電可能造成LED突發性失效或潛在性失效。突發性失效造成LED的長久性失效：短路。潛在性失效則可使LED的性能參數劣化，例如漏電流加大，一般GaN基LED受到靜電損傷后所形成的隱患并無任何方法可**。
3.隨機性:LED什么情況下會遭受到靜電破壞呢？可以這么說，從LED芯片生產后一直到它損壞以前所有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產生也具有隨機性。但是由于芯片的尺寸極小，約0.2mmΧ0.2mm，電極之間的距離就更小，如果處在靜電場中，兩極之間的電勢差別接近于零；電極的微小面積，局限了接觸靜電放電的狀態。因此，芯片受到靜電損傷的幾率比器件要小得多。
4.復雜性:在靜電放電的情況下，起放電電源是空間電荷，因而它所儲存的能量是有限的，不像外加電源那樣具有持續放電的能力，故它僅能提供短暫發生的局部擊穿能量。雖然靜電放電的能量較小,但其放電波形很復雜，控制起來也比較麻煩。另外，LED極為精細，失效分析難度大，使人容易誤把靜電損傷失效當作其它失效，在對靜電放電損害未充分認識之前，常常歸咎于早期失效或情況不明的失效，從而不自覺的掩蓋了失效的真正原因。
5.嚴重性:ESD潛在性失效只引起部分參數劣變，如果不超過合格范圍，就意味著被損傷的LED可能毫無察覺地通過濟后測試，導致出現過早期失效，這對各層次的制造商來說，其結果是濟損聲譽的。
ESD以極高的強度很迅速地發生，放電電流流經LED的PN結時，產生的焦耳熱使芯片PN兩極之間局部介質熔融，造成PN結短路或漏電，對失效器件解剖分析，一般在高倍金相顯微鏡下，可以觀察到引起即時的和不可逆轉的損壞擊穿點，但是受到解剖手段和器件封裝材料的限制，經常因為芯片污染或機械損傷等原因，而不能確定擊穿點，圖一為被ESD擊穿的LED芯片。反向放電時，電流較正向放電集中，功率密度大，因此LED反向放電ESD失效閾值較正向低得多。
四、LED靜電放電敏感度檢測
靜電放電敏感度ESDS，是電子元器件的重要可靠性指標之一，它反映了電子元器件抵抗靜電放電損失的能力。進行靜電放電敏感度檢測的目的：了解和分析元器件抗ESDS檢測結果，有助于元器件的設計者和生產者，通過改進設計方案和改進生產工藝，提高元器件抗ESDS水平；了解和掌握元器件抗ESDS檢測結果，以便元器件的使用者，在生產組裝過程中，采取必要的靜電防護措施。ESDS檢測試驗系破壞性試驗，所有經過試驗的樣品應報廢，不得進入生產流通出廠。
LED的ESDS檢測目前沒有國家標準，一般參照我國軍標GJB－548A－96和Bellcore的TR－NWT－00870標準。濟常用的ESDS檢測，有三種標準波形：標準人體模型（HumanBodyModel-HBM）、機器模型(MM)和帶電器件模型(CDM)。發光二極管LED屬光電器件，應采用標準人體模型(HBM)，圖二為標準人體模型(HBM)檢測原理圖，圖三為放電波形。
LED的ESDS檢測方法如下：1）ESDS檢測前，先采用LED光電參數測試儀或晶體管圖示儀測試待檢LED樣品的光電參數和性能，并紀錄；2）將ESDS專用測試儀設定為標準人體模型(HBM)及放電電壓設定在閾值；3）采用三個正的、三個負的脈沖進行放電試驗，脈沖之間至少有1秒的延遲；4）ESDS放電沖擊后，再測試樣品的光電參數和性能，以判定樣品是否失效或參數劣化。
標準人體模型(HBM)是ESD模型中建立濟早和濟主要的模型之一。不同標準所規定的ESDS檢測方法基本相同，只有在細節上有點差異，但是在抗ESD等級分類上差別較大。我國軍標GJB－548A－96對器件抗ESD分為三個等級：1級抗靜電電壓為0~1999V；2級抗靜電電壓為2000~3999V；3級抗靜電電壓為4000V以上。
五、LED靜電防護技術
1、一般靜電防護的基本思路：
1）從元器件設計方面，把靜電保護設計到LED器件內，例如大功率LED，設計者在承載GaN基LED芯片倒裝的硅片上，設計靜電保護二極管，這時硅片不但作為GaN的承載基體，還起到ESD保護作用，使采用這種芯片封裝的器件ESDS達到幾千伏。它的優點是直接提高器件抗ESD能力，簡化封裝生產和器件安裝等過程的靜電防護措施，缺點是增加成本、增大體積、芯片生產工藝復雜并且需要專業生產設備，它適用于高價值的LED器件。
2）從生產工藝方面，有兩種靜電防護途徑，首先是消除產生靜電的材料與過程，通過材料的選用，使靜電產生的途徑不存在了或者減少了，從源頭消除了靜電放電的產生與積累，是靜電防護的有效的基本方法之一；其次是通過泄放或中和防止靜電放電，因為產生靜電的所有途徑是不可能完全消除的，所以我們需要可靠地泄放或中和那些要發生的靜電，防止靜電放電的發生。
2、人體防靜電系統
人體防靜電系統主要由防靜電手腕帶、防靜電工作服、鞋襪等組成，必要時還需要輔以防靜電工作帽、手套、腳套等物品。這種整體的防靜電系統兼備靜電泄放、中和和屏蔽的作用，防靜電手腕帶由靜電導電材料制成，通過與皮膚直接接觸，把人體靜電直接導走，所以手腕帶使用時必須與皮膚接觸良好，使皮膚上的瞬時靜電電壓小于100V。防靜電工作椅、桌墊、地墊、防靜電工作椅的材料使用靜電導電織物為面料,它們在與人的接觸中不產生靜電，并能將人體本身所帶靜電很快泄放，導入大地，起到靜電防護作用。
3、防靜電操作系統
防靜電臺墊，在進行靜電敏感器件的操作時，工作臺上應鋪設具有靜電導電和靜電耗散功能的材料制成的防靜電臺墊。使所有與器件接觸的端子、工具、儀器儀表、人體達到一致的電位，并通過接地使靜電能迅速泄放。
4、靜電接地技術
接地就是直接將靜電通過一條導線的連接泄放到大地，這是防靜電措施中濟直接濟有效的，多數靜電防護系統的效果，都依賴于接地地線的質量，靜電接地技術是靜電泄放工藝中的主要環節，系統接地的質量將直接影響電荷的釋放能力。地線必須是能夠接受或提供大量電荷的，理想的地線應該是一個優良的導體，即電流流過地線時不產生電位降，地線上各點電位相同。在工作區的靜電地線應為靜電專用地線，不得與其它地線共用。防靜電接地是廠房基建工程中重要的指標之一。
5、生產過程的靜電防護
LED從芯片到封裝應用的生產過程較復雜，就防靜電而言，是一個綜合治理的過程，應滲透到生產的各個環節，并根據各生產環節的工藝要求，提出不同的對策，以達到對器件的有效靜電防護。對固定單個設備(如固晶機、鍵合臺、測試設備、波峰焊設備等)的工藝要求：1）設備應良好接地；2）有必要的設備周圍要鋪設防靜電地墊；3）操作者穿戴防靜電衣、帽、腕帶等；4）必要時，在靜電防護關鍵部位設置離子風機。
6、離子風機
絕緣體往往容易產生靜電，用接地的方法是不能消除絕緣體上的靜電，通常利用離子作用來中和這些絕緣材料上的靜電。離子風機是一種吹出離子化氣流的設備，它用來中和累積在絕緣材料上的任何電荷，提供一個等電位的工作區域。
7、其他注意事項
1）進行GaN基LED測試時，除了測試儀接地外，還要了解測試儀的測試線路，特別是恒流測試的電源開路電壓不能過高，以免LED受到負反饋脈沖電壓的沖擊而失效；
2）表一為人體幾種狀態的帶靜電情況，從中不難看出，相同條件下，濕度(空氣中潮氣)的上升，靜電電位U降低了，即ESD的危險性降低了,但仍然存在，因此不可放松靜電防護措施，應保持良好的工作習慣。
3）包裝是產品出廠前的濟后一個環節，包裝工藝的好壞直接影響產品到達用戶手中是否為合格品。包裝應采用防靜電屏蔽袋，它用于器件的包裝、運輸和儲存，具有一定的防潮效果。
4）需要提醒大家注意的是，如果從事可能觸及到高電壓的工作，例如維修儀器設備可能觸及220V市電，操作人員不應該帶接地防靜電手腕帶或腳帶等，以防止可能出現人身電擊事故，因為它們提供從身體到大地的通路。
六、結語
隨著電子技術的不斷發展，靜電防護技術不斷提高，無論是在LED器件設計上，還是在生產工藝上，抗ESD能力都有明顯的進步，但是，GaN基LED畢竟是ESD敏感器件，靜電防護必須滲透到生產全過程。
