靜電知識(shí)手冊(cè)-南太電子

1、南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電知識(shí)手冊(cè)靜電知識(shí)手冊(cè)準(zhǔn)備：莫小艾審核：毛祖?zhèn)惻鷾?zhǔn)：萬紅瑛南太電子IE部南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)內(nèi)容概要內(nèi)容概要靜電學(xué)基礎(chǔ)和靜電損害靜電性能測(cè)量與靜電放電敏感度試驗(yàn)靜電防護(hù)設(shè)計(jì)靜電放電控制南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電學(xué)基礎(chǔ)與靜電損害靜電學(xué)基礎(chǔ)與靜電損害 靜電學(xué)術(shù)語 靜電概述 靜電來源及原理 靜電放電失效的特點(diǎn)機(jī)理類型等南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)術(shù)語術(shù)語ESDESD：Electronic Static Discharge，原意是指靜電放電，即通過帶靜電區(qū)域直接接觸或感應(yīng)而引起的靜電電荷在不同電勢(shì)物體上的轉(zhuǎn)移。后常指靜電放電防護(hù)，即避免靜電放電損傷的

2、發(fā)生。 ESDSESDS：Electronic Static Discharge Sensitive，指靜電敏感（的），一般用來指靜電敏感器件。 靜電敏感度：靜電敏感度：Electrostatic Sensitivity，元器件所能承受的靜電放電電壓值。衰減時(shí)間衰減時(shí)間：一個(gè)靜電壓從其初始值降低到一個(gè)給定值（通常是初始值的10%）所需要的時(shí)間。 表面電阻表面電阻/ /點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻：在與材料的統(tǒng)一側(cè)面相接觸的兩個(gè)規(guī)定形狀的電極之間，直流電壓對(duì)于流過的電流的比值。該測(cè)量結(jié)果以歐姆為單位來表示 體積電阻體積電阻/ /對(duì)地電阻對(duì)地電阻/ /系統(tǒng)電阻：系統(tǒng)電阻：在與材料的相對(duì)兩面相接觸的兩個(gè)規(guī)

3、定形狀的電極之間，直流電壓對(duì)于流過的電流的比值。該測(cè)量結(jié)果以歐姆為單位來表示。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電概述靜電概述 在自然條件下，原子的正負(fù)電荷是相等的，物質(zhì)處于電平衡的中性狀態(tài)，即不帶電。在靜電學(xué)中稱不帶電的物體為電的中性體。 在某種條件下，當(dāng)物質(zhì)原子中的這種電平衡狀態(tài)被打破，丟失或獲得電子，物質(zhì)即由中性改變?yōu)閹щ姞顟B(tài)。處于帶電狀態(tài)的物體在靜電學(xué)術(shù)語中稱為帶電體。 物質(zhì)呈現(xiàn)帶電的現(xiàn)象，稱為帶電現(xiàn)象。物質(zhì)的帶電現(xiàn)象是一種自然現(xiàn)象。按照物質(zhì)所帶電荷的存在與變化狀態(tài)可分為動(dòng)電(流電)現(xiàn)象和靜電現(xiàn)象。顯然，在靜電情況下由于電荷靜止不動(dòng)或其運(yùn)動(dòng)非常緩慢，故它所引起的磁場(chǎng)效應(yīng)較之電場(chǎng)效應(yīng)來說可

4、以忽略不計(jì)。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電現(xiàn)象靜電現(xiàn)象 靜電現(xiàn)象廣泛存在于自然界、工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中。地球本身就是一個(gè)導(dǎo)體，它大概存儲(chǔ)了9.02E5庫倫的負(fù)電荷量。因此，可以毫不夸張地說人類生活在靜電的海洋之中。地點(diǎn)：美國(guó)加利福尼亞州水杉樹國(guó)家公園事件：這張照片拍攝后分鐘，雷電擊中觀景臺(tái)，造成死傷的慘劇。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電的來源靜電的來源(固體固體)靜電的來源主要有以下幾個(gè):接觸起電分離起電摩擦起電感應(yīng)起電斷裂起電壓電起電熱電起電1.介質(zhì)極化起電 在實(shí)際的應(yīng)用過程中，主要研究摩擦起電和感應(yīng)起電。 摩擦起電實(shí)質(zhì)上就是接觸起電與分離起電的過程。通常兩個(gè)過程經(jīng)常會(huì)合二為一

5、。這是因?yàn)橛捎谌嗽诓僮鬟^程中與電子元器件或生產(chǎn)輔料會(huì)有不可避免的摩擦，導(dǎo)致摩擦起電。這就決定了摩擦起電是防靜電工作研究的重點(diǎn)。同時(shí)在生產(chǎn)線中，不可避免會(huì)用到一些絕緣類的輔料(各種塑料制品，甚至是電子元器件本身的塑封)，絕緣物質(zhì)容易帶電并產(chǎn)生較強(qiáng)的電場(chǎng)，導(dǎo)致距離比較近的電子元器件感應(yīng)起電，進(jìn)而發(fā)生靜電放電。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)摩擦起電摩擦起電的原理的原理 摩擦起電的原理：一般是由物體接觸分離所形成，得到電子的帶負(fù)電，失去電子的帶正電。靜電由于摩擦的程度或表面的均勻度、接觸壓力、摩擦力、分離速度等不同而電荷量不同。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電發(fā)生序列靜電發(fā)生序列 (MIL-HDBK

6、-263A)人手兔毛玻璃云母人發(fā)尼龍羊毛鉛絲綢鋁紙棉花鋼木材琥珀封臘硬橡膠鎳、銅黃銅、銀金、白金硫磺醋酸酯纖維素聚酯賽璐璐奧綸聚氨酯聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚三氟氯乙烯聚合物硅聚四氟乙烯序列中任意兩種物質(zhì)相互摩擦后，位居前面的帶正電，位居后面的帶負(fù)電位居前面的帶正電，位居后面的帶負(fù)電。兩種物質(zhì)在靜電序列表上的位置相距越遠(yuǎn)，摩擦后產(chǎn)生的電位差越大。+-南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)感應(yīng)起電原理感應(yīng)起電原理將一個(gè)不帶電的物體置于一個(gè)帶電體的附近，由于靜電場(chǎng)電力線的存在，前者將受到后者靜電場(chǎng)力的作用，使靠近帶電體的一端產(chǎn)生與帶電體異性的電荷，這種現(xiàn)象稱為靜電感應(yīng)起電。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)電子元

7、器件靜電放電失效概述電子元器件靜電放電失效概述 MOS工藝是集成電路制造的主導(dǎo)技術(shù), 以金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管為基本構(gòu)造元件。由于MOS器件中場(chǎng)效應(yīng)管的柵、源極之間是一層亞微米級(jí)(0.07微米0.15微米）的絕緣柵氧化層，根據(jù)理論計(jì)算的二氧化硅的擊穿電壓為：1E9*0.07E-6=70V, 如果再將工藝誤差，材料不均勻性等考慮進(jìn)去，其耐壓值將更低，極易受到靜電的損害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電子工業(yè)中,大約有相當(dāng)一部分的元器件失效是由于靜電放電引起的。見右表:南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電放電失效的特點(diǎn)靜電放電失效的特點(diǎn)隱蔽性，靜電能量很小人們無法直接察覺，往往發(fā)生了靜電損害后仍然不知。潛在性，相當(dāng)多的

8、電子元器件受靜電放電損傷后，僅僅表現(xiàn)出某些性能參數(shù)下降或基本不變，往往無法檢測(cè)出來，當(dāng)使用一段時(shí)間后，器件才失效， 往往導(dǎo)致嚴(yán)重的損失。隨機(jī)性，由于靜電可以在任何兩種物體接觸分離的條件下產(chǎn)生，且與環(huán)境的溫濕度，器件的耐受度有關(guān)，在生產(chǎn)制造到使用的任意環(huán)節(jié)/步驟都有可能發(fā)生，具有很大的隨機(jī)性。失效分析的復(fù)雜性，因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品的精細(xì)化的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，往往需要高達(dá)千倍的光學(xué)顯微鏡甚至是萬倍電子顯微鏡，昂貴且復(fù)雜。（最新一代的TMR硬盤磁頭里面的Sensor只有大約1納米厚，發(fā)生ESD后，只有通過放大倍率為數(shù)十萬倍的TEM才有可能看到，一張圖片的價(jià)格就超過萬元。）同時(shí)，有些靜電損傷現(xiàn)象也難以與其他原因造成的

9、損傷加以區(qū)別。使人誤把靜電損傷失效當(dāng)作其他失效。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電損傷與別的損傷的比較靜電放電靜電放電(ESD)損傷損傷電過載電過載(EOS)損傷損傷南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電放電失效類型靜電放電失效類型突發(fā)性完全失效，這種類型指由于靜電放電造成電子元器件自身短路，開路，功能喪失或參數(shù)不合格等，因而立即失去其工作能力。除靜電放電造成的失效外，靜電場(chǎng)力的破壞作用也是導(dǎo)致電子產(chǎn)品靜電失效的原因之一。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，在受靜電損傷的電子元器件中，突發(fā)性完全失效約占失效總數(shù)的10%。潛在性緩慢失效，這種類型指帶電體所帶靜電位或存儲(chǔ)的靜電能量較低，一次靜電放電脈沖不足以引起電子

10、元器件的完全失效，只是器件的靜電敏感度下降，元器件的參數(shù)緩慢下降，直至在某一不可預(yù)測(cè)的時(shí)刻發(fā)生失效，喪失工作能力， 往往導(dǎo)致嚴(yán)重的損失。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，在受靜電損傷的電子元器件中，潛在性的緩慢失效約占失效總數(shù)的90%。因此危害性更大。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)電子元器件靜電放電失效的機(jī)理電子元器件靜電放電失效的機(jī)理電子元器件與靜電放電有關(guān)的典型失效機(jī)理包括：熱二次擊穿、金熱二次擊穿、金屬導(dǎo)電層熔融、介質(zhì)擊穿、表面擊穿、體擊穿和氣體的電弧放電屬導(dǎo)電層熔融、介質(zhì)擊穿、表面擊穿、體擊穿和氣體的電弧放電等。其中熱二次擊穿、金屬導(dǎo)電層熔融和體擊穿與功率（電流）有關(guān)，介質(zhì)擊穿，氣體的電弧放電和表面

11、擊穿等與電壓相關(guān)。功率（電流）失效功率（電流）失效電壓相關(guān)失效電壓相關(guān)失效南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)常見電子元器件失效表常見電子元器件失效表結(jié)構(gòu)特點(diǎn)元器件類型失效特征失效機(jī)理MOS結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（分立式）有金屬跨接的半導(dǎo)體器件MOS電容器MOS集成電路短路(大的漏電流）過電壓引起介質(zhì)擊穿半導(dǎo)體結(jié)二極管（PN、PIN、肖特基）雙極型晶體管、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管、MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管和MOS集成電路的輸入保護(hù)電路、硅晶體閘流管。短路（失去二極管或晶體管作用）由于能量過大或過熱引起的微等離子區(qū)二次擊穿造成的微擴(kuò)散。或因Si 和Al擴(kuò)散引起的電流束的增大（電遷移）金屬化條混合集成電路、單片集成電路、梳

12、狀覆蓋式晶體管開路與焦耳熱有關(guān)的金屬化層熔融間距很近的電極未鈍化的薄金屬、無保護(hù)的半導(dǎo)體、微電路和聲表面波器件工作性能降低電弧放電使電極金屬燒熔膜電阻器混合集成電路、密封的膜電阻器電阻漂移介質(zhì)擊穿或與焦耳熱能量相關(guān)的微電流通路的破壞南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電性能測(cè)量與靜電放電敏感度試驗(yàn)靜電性能測(cè)量與靜電放電敏感度試驗(yàn)靜電性能測(cè)量與靜電放電敏感度試驗(yàn)概述測(cè)量?jī)x器與測(cè)量項(xiàng)目注意事項(xiàng)靜電放電模型靜電放電敏感度南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電性能測(cè)量與靜電放電敏感度試驗(yàn)靜電性能測(cè)量與靜電放電敏感度試驗(yàn) 靜電性能的測(cè)量和靜電放電敏感度試驗(yàn)是整個(gè)靜電放電防護(hù)工作中不可或缺的重要組成部分。為了解生

13、產(chǎn)過程中靜電起電情況，判別生產(chǎn)過程中靜電的影響程度，檢驗(yàn)靜電防護(hù)用品、設(shè)施、工器具和材料的靜電性能，需要對(duì)靜電性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。為了考核靜電敏感電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量，需要對(duì)這些產(chǎn)品的靜電放電敏感度進(jìn)行試驗(yàn)。靜電測(cè)量和試驗(yàn)的目的，可歸納為下述幾點(diǎn)：為靜電防護(hù)工程設(shè)計(jì)和改善產(chǎn)品自身抗靜電性能設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)和依據(jù)。在實(shí)際運(yùn)行條件下，判斷人體，裝備，工裝器具等是否可能成為靜電放電危害源。檢測(cè)靜電防護(hù)器材(器具、工具、設(shè)備、材料)的性能和質(zhì)量。評(píng)價(jià)靜電防護(hù)措施的效果。當(dāng)發(fā)生靜電放電危害后進(jìn)行模擬測(cè)試，分析事故原因，為采取有針對(duì)性的措施提供依據(jù)。1.評(píng)定靜電敏感電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量。南太電子有限公司

14、 靜電知識(shí)手冊(cè)測(cè)量?jī)x器與項(xiàng)目測(cè)量?jī)x器與項(xiàng)目 靜電電壓表可用來測(cè)量物體上的靜電電壓。它分為兩種：接觸式靜電電壓表和非接觸式靜電電壓表。 接觸式靜電電壓表用來測(cè)量導(dǎo)體上的電壓，如元器件上管腳上的電壓。接觸式靜電電壓表不接觸式靜電電壓表不能測(cè)量非金屬物體。能測(cè)量非金屬物體。非接觸式靜電電壓表是利用靜電感應(yīng)或空氣電離原理進(jìn)行工作，用來測(cè)量非金屬物體上的靜電壓用來測(cè)量非金屬物體上的靜電壓。非接觸式靜電電壓表的精度不是很高，一般也就是5% 15% 。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)測(cè)量?jī)x器與項(xiàng)目測(cè)量?jī)x器與項(xiàng)目 靜電量表（又稱為納庫表）可用來測(cè)量物體上的靜電電量。它分為兩種：接觸式和非接觸式測(cè)量。接觸式用來測(cè)

15、量金屬上的電量金屬上的電量非接觸式用來測(cè)量絕緣體上的電量測(cè)量絕緣體上的電量南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)測(cè)量?jī)x器與項(xiàng)目測(cè)量?jī)x器與項(xiàng)目 在靜電防護(hù)中，涉及到的物體電阻包括體積電阻和表面電阻。它們都是與靜電泄漏密切相關(guān)的物體特性參數(shù)。 物體因接觸分離摩擦等都可在其表面產(chǎn)生靜電荷。對(duì)于高電阻率的物體，其上的靜電荷中和或泄漏的時(shí)間將很長(zhǎng)，因而使物體長(zhǎng)時(shí)間帶電，對(duì)于低電阻率的物體，其上的靜電荷會(huì)很快的泄漏中和，使物體不易帶電。原理上，我們應(yīng)該測(cè)量物體的電阻率和電阻而不僅僅是電阻?？稍趯?shí)際使用上，由于電阻遠(yuǎn)比電阻率容易測(cè)量，且得到的電阻率與電阻值數(shù)量級(jí)相差不大，所以相當(dāng)一部分公司、機(jī)構(gòu)等都只測(cè)量電阻。注意

16、: 國(guó)際上一般對(duì)電阻大于國(guó)際上一般對(duì)電阻大于1E6歐姆的材料采用恒壓歐姆的材料采用恒壓100V測(cè)量，對(duì)于小于測(cè)量，對(duì)于小于1E6歐姆的材料采用恒壓歐姆的材料采用恒壓10V測(cè)量測(cè)量南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)測(cè)量?jī)x器與項(xiàng)目測(cè)量?jī)x器與項(xiàng)目評(píng)估除靜電離子發(fā)生器的靜電中和能力的兩個(gè)主要的參數(shù)：平衡電壓（指離子發(fā)生器偏離出平衡的最大偏移電壓。越小越好）1.靜電中和時(shí)間（指離子發(fā)生器中和靜電到安全水平所需要的時(shí)間。一般指從1000伏到100伏所需的時(shí)間。越快越好）注意: 靜電中和時(shí)間與離子發(fā)生器離CPM充電板的距離密切相關(guān)。 測(cè)量離子發(fā)生器性能的儀器為CPM(Charged Plate Monitor)

17、，見右圖：按國(guó)際規(guī)定：充電板應(yīng)該有15cm*15cm的面積，電路的總電容應(yīng)為202pF，絕緣電阻大于2E12歐姆。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電測(cè)試注意事項(xiàng)靜電測(cè)試注意事項(xiàng)表面電阻的測(cè)試： 對(duì)于電阻大于1E9歐姆的材料，其重復(fù)性較差。從本質(zhì)上說，是與靜電帶電現(xiàn)象的復(fù)雜性所決定的。濕度的影響就很大，同一塊防靜電材料，濕度由35%上升到65%時(shí)，其電阻系數(shù)會(huì)下降23個(gè)數(shù)量級(jí)。由于被測(cè)物體的帶電情況與周圍的環(huán)境密切相關(guān)，并且隨時(shí)處于變動(dòng)之中，復(fù)現(xiàn)性較差很難避免。所以電阻測(cè)試時(shí)，應(yīng)選取多個(gè)樣品，每個(gè)樣品應(yīng)多測(cè)幾個(gè)區(qū)域。測(cè)表面電阻時(shí)，其下面的支撐板應(yīng)大于1E13歐姆（儀器無顯示） 。每次測(cè)量時(shí)應(yīng)紀(jì)錄

18、環(huán)境的溫濕度。靜電壓的測(cè)試，被測(cè)物和靜電壓表之間的測(cè)試距離要保持2.5厘米距離。靜電電壓表需要接地（參考地電位） 。測(cè)定物體附近有其他帶電物體時(shí)，測(cè)量值比實(shí)際會(huì)偏高或偏低。例如：測(cè)定物體（物體帶正電）附近有一個(gè)帶正電物體時(shí)，測(cè)量值比實(shí)際會(huì)偏低。離子風(fēng)機(jī)的平衡電壓要統(tǒng)計(jì)不小于1分鐘的值，建議是5分鐘。現(xiàn)有的儀器無法測(cè)量高頻脈沖離子發(fā)生器的平衡電壓。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)材料的分類材料的分類(按電阻值按電阻值) 通常，我們根據(jù)物體材料的電阻來定義出三種材料:當(dāng)材料的電阻小于1E4歐姆，我們稱其為導(dǎo)電性材料（Conductive）；當(dāng)材料的電阻介于1E41E11歐姆之間時(shí)歐姆之間時(shí)，我們稱其

19、為消耗（散）性材料（Dissipative），又稱為防靜電材料防靜電材料；當(dāng)材料的電阻大于1E11歐姆時(shí)，我們稱其為絕緣材料（Insulative）。下圖是ANSI/ESD S541 的表示圖。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電放電敏感度試驗(yàn)靜電放電敏感度試驗(yàn)電子元器件靜電敏感度的測(cè)試方法已較成熟，其相應(yīng)的較常用的有：人體模型 (ANSI-ESD STM 5.1-2001 HBM)機(jī)器模型 (ANSI-ESD STM 5.2-1999 MM)1.帶電器件模型 (ANSI-ESD STM 5.3.1-1999 CDM)另外，還有場(chǎng)感應(yīng)模型，帶電人體手握金屬工具模型（場(chǎng)增強(qiáng)模型），帶電板（CBM）

20、模型等等。 常見的靜電放電模擬器有ETS, TET, Noiseken等牌子，南太現(xiàn)有Noiseken的ESS-625S靜電放電模擬器南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電放電測(cè)量靜電放電測(cè)量 由于靜電放電的速度很快，通常持續(xù)時(shí)間不到200納秒，最短的帶電器件模型放電時(shí)間小于2納秒(與器件有關(guān)），上升時(shí)間不到0.2納秒。所以需要高帶寬的數(shù)字示波器和探頭才能捕捉到靜電放電信號(hào)。常見的高端示波器的品牌主要有安捷倫，力科，泰克等公司。數(shù)字示波器數(shù)字示波器電流探頭電流探頭南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)人體模型人體模型 (Human Body Model) 人體模型電路的建立基礎(chǔ)是模擬人體帶電的情況下發(fā)生的

21、對(duì)元器件的靜電放電。其電路模型是利用一個(gè)1500歐姆(ANSI-ESD STM 5.1-2001 HBM)(注意:IEC1000-4-2(1995)取330歐姆)的電阻器和一個(gè)100皮法的電容器表示的標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路。見下圖: 在現(xiàn)實(shí)的電子工業(yè)中，尤其是操作員普遍佩戴接地手腕帶和穿著防靜電鞋的情況下，(無塵間還穿戴防靜電無塵服、鞋套、防靜電手套)整個(gè)人體已經(jīng)得到較好的接地，人體的靜電水平已經(jīng)比較低，人體模型只剩下參考意義。它的好處是重復(fù)性較好。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)機(jī)器模型機(jī)器模型 (Machine Model) 機(jī)器模型電路的建立基礎(chǔ)是模擬機(jī)器帶電的情況下發(fā)生的對(duì)元器件的靜電放電

22、。其電路模型是利用一個(gè)200皮法的電容器和0.5微亨(ANSI-ESD STM 5.2-1999 MM)表示的標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路。見下圖:機(jī)器模型代表了物體之間的迅速放電，例如帶電的電路板裝置，帶電的自動(dòng)傳導(dǎo)手臂等。機(jī)器模型對(duì)于自動(dòng)化程度較高生產(chǎn)線，如SMT等較有實(shí)際的參考意義。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)帶電器件模型帶電器件模型 (Charged Device Model) 這種模型用來模擬被包裝在容器內(nèi)的元器件因與包裝物之間的摩擦而帶電的情況，或者是在元器件的加工檢測(cè)過程中因與人手或其他物品接觸分離而被充電的情況以及因各種其他原因使與地絕緣的元器件被充電的情況。這種已形成荷電體的元器件

23、一旦接受操作，通過工具或其本身被置于接地的金屬上與地相連時(shí)，將立即發(fā)生靜電放電現(xiàn)象。 CDM是電子工業(yè)中最常見的靜電失效模式，因?yàn)槠骷旧黼y以控制，而人體模型和機(jī)器模型的失效模式在一個(gè)良好的靜電控制工廠里面已經(jīng)較少發(fā)生。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)部分產(chǎn)品靜電敏感度（以人體模型為依據(jù)）部分產(chǎn)品靜電敏感度（以人體模型為依據(jù)）種類種類ESD電壓范圍電壓范圍(V)V MOS30-1800VMOS FET100-200VGA AS FET100-300VEP ROM100VJ FET140-7000VSAW150-500VOP-AMP190-2500VC MOS（INPUT PROTECTED）25

24、0-3000VSCHOTTKY DIODES300-2500VFILM RESISTORS300-3000VBIPOLAR TR380-7000VECL （P.C.B LEVEL）500VSCR680-1000V靜電敏感度可分為CLASS1（1-1999V） ， CLASS2（20003999V） ， CLASS3（4000V以上） 。 CLASS1的部品特別敏感，制造、運(yùn)輸、保管等所有過程中特別注意 。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電防護(hù)設(shè)計(jì)靜電防護(hù)設(shè)計(jì)關(guān)于元器件的選擇與控制 印制電路板的靜電防護(hù)設(shè)計(jì)，首要的問題是組件的設(shè)計(jì)者應(yīng)盡可能選用自身帶防護(hù)設(shè)計(jì)的敏感元器件，特別是CMOS電路。應(yīng)當(dāng)

25、知道，將敏感元器件裝聯(lián)在印制電路板組建之中，并不減少其對(duì)靜電放電的敏感危險(xiǎn)，反而因?yàn)樵谶@些敏感元器件裝入組件之前及裝聯(lián)操作中，因包裝、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、檢測(cè)、焊接調(diào)試等工序，可能使元器件的靜電防護(hù)能力有所降低，即已形成潛在失效。2. 防護(hù)設(shè)計(jì)措施除模擬開關(guān)外，限制輸出電流能避免CMOS電路產(chǎn)生栓鎖效應(yīng)。一種常見的方法是用一個(gè)電阻器來把每一個(gè)輸出端同其電纜線隔開，并且用兩個(gè)高速開關(guān)二極管把電纜線鉗位到VDD和VSS上。在電路系統(tǒng)和機(jī)械接點(diǎn)之間有時(shí)需要長(zhǎng)的輸入電纜線，這樣便增加了受電磁干擾的可能性，應(yīng)考慮使用濾波器網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)，長(zhǎng)的輸入線路必然伴隨著較大的分布電容和分布電感，很容易形成LC自激振蕩。特別是

26、當(dāng)在輸入端有負(fù)振蕩電壓產(chǎn)生時(shí)有可能導(dǎo)致保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的二極管燒毀南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電防護(hù)設(shè)計(jì)靜電防護(hù)設(shè)計(jì)在切實(shí)可行的地方，對(duì)于雙極性器件的敏感輸入端，使用電阻值相對(duì)大的電阻器和至少100pF的電容器組成的RC網(wǎng)絡(luò)，可以降低靜電放電的影響。當(dāng)沒有串聯(lián)電阻器、短路器、鉗位或其他保護(hù)措施時(shí)，印制線路板組件上的敏感元器件的引線不應(yīng)直接連接到連接器的端子上。在可能的情況下，使用去耦電容器。設(shè)置一個(gè)固緊到相應(yīng)接地端的邊界保護(hù)環(huán)。應(yīng)避免已裝聯(lián)到印制線路板上的CMOS器件的輸入端被懸空。對(duì)于最敏感的元器件設(shè)置專門的局部屏蔽措施。對(duì)組件使用防護(hù)層或保護(hù)罩，以限制接觸或靠近組件上的敏感元器件。MOS器件所

27、有不用的多余輸入引線不允許懸空。這是因?yàn)檩斎攵艘坏铱眨斎腚娢粚⑻幱诓欢顟B(tài)，不但會(huì)破壞電路的正常邏輯關(guān)系，而且引起輸入阻抗高，易產(chǎn)生靜電擊穿、外界噪聲干擾。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電防護(hù)設(shè)計(jì)靜電防護(hù)設(shè)計(jì) 整機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，可在ESDS器件最易受損的管腳處（例如Vcc和I/O管腳），根據(jù)被保護(hù)電路的電特性、可用的電路板空間決定加入抑制電路或隔離電路。以應(yīng)用很廣的瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）為例，當(dāng)受到外界瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，TVS以皮秒級(jí)的速度，將其瞬態(tài)電壓保護(hù)二極管兩極間的高阻抗變成低阻抗，吸收高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，被保護(hù)器件可免受ESD的損傷。TVS具有響

28、應(yīng)時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、箝位電壓易控制、體積小等優(yōu)點(diǎn)，可有效地抑制共模、差模干擾，是電子設(shè)備ESD保護(hù)的首選器件。 南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電放電控制靜電放電控制靜電放電控制原理靜電放電控制要點(diǎn)防靜電物品注意事項(xiàng)靜電放電控制圖片說明技術(shù)要求南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電放電控制原理靜電放電控制原理 靜電的產(chǎn)生幾乎是難以避免的，但可以通過各種行之有效的措施加以防護(hù)，以使其降低到可以接受的程度，并盡可能減少危害。 工程中應(yīng)用的靜電放電防護(hù)措施盡管五花八門，但其基本思路總是圍繞以下幾點(diǎn)：盡量減少靜電荷的產(chǎn)生。對(duì)已產(chǎn)生的靜電荷盡快予以消除，包括加速其泄漏、中和及降低它的強(qiáng)度。最大限

29、度地減少靜電危害。嚴(yán)格執(zhí)行靜電防護(hù)管理，以保證各項(xiàng)措施的有效執(zhí)行。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電放電控制要點(diǎn)靜電放電控制要點(diǎn)減少靜電荷的產(chǎn)生主要有以下幾個(gè)要點(diǎn)：控制環(huán)境的靜電起電水平，濕度控制，溫度控制?？刂迫梭w靜電，戴接地手腕帶，穿戴防靜電工衣、工帽、工鞋等。禁止與工作無關(guān)的人體運(yùn)動(dòng)。使用靜電耗散性材料做成的輔料或工具等。對(duì)所有靜電耗散性物料或金屬進(jìn)行接地。由于絕緣材料無法用接地的方法來消除靜電，加快這些物品的靜電的消除需要用到除靜電離子發(fā)生器。1.最大限度地減少靜電危害，則需要從一開始就盡量使用靜電敏感度低的元件南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)濕度和靜電的關(guān)系濕度和靜電的關(guān)系動(dòng)作相對(duì)濕度

30、低濕（10-20%）高濕（65-90%）在聚氯乙烯地毯上走動(dòng)12000V250V在合成纖維地毯上走動(dòng)35000V1500V坐在泡沫塑料的椅子上18000V1500V拿起普通塑料包裝材料20000V1200V用膠刷清潔電路12000V1000V在工作臺(tái)上滑動(dòng)塑料盒18000V1500V印制電路板薄膜包裝16000V3000V用氟利昂噴灑電路15000V5000V從印制電路板上撕下膠帶12000V1500V南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)濕度和靜電的關(guān)系濕度和靜電的關(guān)系介質(zhì)物體處在潮濕的空氣環(huán)境中時(shí)將發(fā)生水分吸附現(xiàn)象。吸附于介質(zhì)物體表面的水分子，當(dāng)在吸濕量不太多時(shí)，以水分子層的形式存在；當(dāng)吸濕量極多

31、時(shí)，以近似于液體狀態(tài)的形式存在。無論哪種形式都將導(dǎo)致介質(zhì)物體表面電導(dǎo)率提高，從而使靜電荷泄漏能力增強(qiáng)，使靜電荷的衰減率大大加快，故有效的限制了靜電荷的積累。從靜電防護(hù)的角度出發(fā)，濕度應(yīng)盡可能的大。但是，從儀器、電子產(chǎn)品、金屬工具和測(cè)試儀器的需要，濕度不允許過大，因此南太無塵室濕度控制在60%70%。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)接地手腕帶（接地手腕帶（WRIST STRAP）-人體容易儲(chǔ)存數(shù)千伏的靜電，這需要佩戴接地手腕帶，以保證人體的電位接近于地電位。同時(shí)為了安全起見，手腕帶應(yīng)采用帶有1Mohm電阻的接地線，以保證接地線意外接觸到工業(yè)用電時(shí)，通過人體的電流處于安全水平。-接地手腕帶一定要與皮

32、膚貼緊接觸，否則效果將大打折扣。GOODNG沒有貼緊皮膚沒有貼緊皮膚南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)人體靜電的危害靜電電壓（千伏） 靜電放電能量（mJ) 人體反應(yīng)10.235沒有感覺20.94稍有感覺55.88刺痛1023.5劇烈刺痛1552.88輕微痙攣2094輕微痙攣25146.9中等痙攣一個(gè)電容為470pF的帶靜電體發(fā)生人體電擊時(shí)，人體的反應(yīng)見下表：人體放電時(shí)間： =RC=1500*100pF=0.15微秒放電功率：P=W/T=0.235毫焦耳/0.15微秒=1.6千瓦可見，由于瞬時(shí)功率高，很容易燒毀敏感元器件，而人一點(diǎn)感覺都沒有。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)接地手腕帶的測(cè)量接地手腕帶的

33、測(cè)量 手腕帶是人體接地的主要途徑。由于接地手腕帶里面的導(dǎo)線容易折斷，且從外觀無法直接判斷出其是否還功能正常，所以每天需要測(cè)量手腕帶一次。 不合格者不得入內(nèi)不合格者不得入內(nèi)南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)防靜電工衣、工鞋防靜電工衣、工鞋在冬天（濕度低），在黑暗的房間里脫衣服時(shí)，出現(xiàn)“啪”的聲音和青白色的火花，這是發(fā)生靜電引起的放電現(xiàn)象，晴倫類衣物更嚴(yán)重。由于操作員在正常的生產(chǎn)活動(dòng)中，所穿的服裝與外界介質(zhì)表面之間各層衣服之間都會(huì)由于頻繁的接觸分離而使得服裝和鞋子帶電，所以需要操作員穿著防靜電服鞋。從防靜電角度看，人體接地電阻是越小越好，但是從人體安全角度出發(fā)，人體接地電阻不能太小，防靜電鞋的最低接地

34、電阻不能小于1E5歐姆。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)一般膠墊防靜電膠墊防靜電膠墊-防靜電膠墊按用途分類為防靜電臺(tái)墊和防靜電地墊。-它一般有兩層，最上面一層是防靜電的，表面電阻在1E51E10之間。下面一層是導(dǎo)電的，電阻在1E31E5之間。-其作用是本身不會(huì)積聚靜電荷作用是本身不會(huì)積聚靜電荷，當(dāng)帶電的器件接觸表面時(shí)，放電的電流較小，不會(huì)造成損害。-注意：防靜電膠墊必須接地才能發(fā)揮它的功效，否則等于沒用。前方是敵區(qū)，但我沒事!我也沒事!防靜電膠墊救命啊!我好害怕!南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)防靜電包裝袋防靜電包裝袋常用的防靜電塑料包裝袋有： 單層塑料包裝袋，在聚氯乙烯中填充適量炭黑，使在聚合物

35、中的炭黑粒子形成聚集體，為泄漏靜電形成一個(gè)連續(xù)通道。由于炭黑的添加量較大，袋子通常是黑色的，無法識(shí)別其中的盛放物，使用不方便。 雙層塑料包裝袋，有防靜電塑料薄膜內(nèi)層與一層厚度極薄的金屬外層復(fù)合而成。這種袋子既能泄放靜電，又能起到靜電屏蔽作用。由于金屬膜極薄，故具有一定的透明性。1. 多層結(jié)構(gòu)防靜電包裝袋，內(nèi)層為防靜電層，防止元器件在袋內(nèi)摩擦積累靜電，中間有金屬導(dǎo)電層，其屏蔽作用，最外層又是防靜電層，防止袋子在儲(chǔ)運(yùn)過程中與外界介質(zhì)摩擦積累靜電。(價(jià)格較貴，僅用于非常敏感的器件)包裝和存儲(chǔ)靜電敏感元器件和印制電路板若是用普通的塑料袋，因具有高絕緣性，在與器件的塑料、陶瓷封裝外殼及基板或印制板組件的

36、基板相互摩擦?xí)r會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的靜電而造成靜電放電損害。因此必須采用防靜電包裝袋，見右圖:南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電接地靜電接地什么是接地？能通電的物質(zhì)即導(dǎo)體或?qū)щ娦晕镔|(zhì)導(dǎo)體或?qū)щ娦晕镔|(zhì)防靜電材料等能構(gòu)成通電的回路防靜電材料等能構(gòu)成通電的回路。比如手腕帶、儀器的GND、顯示屏保護(hù)蓋接地、防靜電膠墊等都屬于此類。因絕緣類材料不導(dǎo)電，接地也無意義，所以需要除靜電離子發(fā)生器或調(diào)整濕度。接地的作用:1. 構(gòu)成電氣上的泄漏通路，將物體上因故發(fā)生的靜電電荷及時(shí)泄漏至大地，防止物體上靜電荷的積聚。2. 防止物體處于帶電體附近時(shí)受到帶電體的靜電感應(yīng)。3. 限制帶電物體的靜電電位上升，從而限制由此產(chǎn)生的靜電放

37、電。接地依據(jù)電阻測(cè)定法，按阻值的不同分為10ohm以下為硬接地，較大電阻(1E41E9)為軟接地（一般為1兆歐）等。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)接地設(shè)置接地設(shè)置接地設(shè)置時(shí)，接觸面積大的銅板比銅棒效果好，多股線比單股線好。防靜電盒需放在防靜電的膠墊上面或接地的金屬桌面上才算是接地，否則，將沒有效果。國(guó)標(biāo)建議接地線的外殼為黃綠相間的絕緣線，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)S20.20建議為綠色線。南太按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一定為綠色線。接地應(yīng)采用樹狀結(jié)構(gòu)，避免感應(yīng)到高頻的電磁干擾。好不好南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電接地注意事項(xiàng)靜電接地注意事項(xiàng) 接地注意事項(xiàng)1）金屬如果不接地，其上面一樣會(huì)有靜電. 所以金屬也需要接地。2）

38、防靜電材料制作的物品同樣需要接地，或者放在另一個(gè)防靜電膠墊（物品）上面（不能堆放太多），防靜電材料只有與地連接才有效果。3）絕緣體接地?zé)o效果，因?yàn)榻拥仉娮杼鬅o法導(dǎo)走靜電。4）接地電阻與材料電阻是兩碼事。例如一個(gè)帶電敏感器件去接觸一個(gè)接地電阻為1兆歐的金屬。它的放電電流將會(huì)很大，因?yàn)樗窍葘?duì)金屬放電。 相反，如果帶電敏感器件去接觸一個(gè)電阻為1兆歐的非金屬材料，則它的放電電流將會(huì)很小。所以，凡是與元器件的金屬管腳（金屬部分）有直接接觸的地方均要使用防靜電材料而不能使用導(dǎo)電性材料。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)除靜電離子發(fā)生器除靜電離子發(fā)生器前面所說的接地技術(shù)只對(duì)電阻小于1E11歐姆的物體有用，可

39、是生產(chǎn)線上還有很多物品是無法用防靜電材料制作的，這時(shí)就必須使用除靜電離子發(fā)生器。除靜電離子發(fā)生器實(shí)際上是使空氣中充滿離子，使空氣足以導(dǎo)電，當(dāng)電離化空氣與帶電物體表面接觸時(shí)，該表面就吸引相反極性的離子，積聚在產(chǎn)品或設(shè)備表面的靜電因此得以中和而消除。除靜電離子發(fā)生器需要定期檢測(cè)。除靜電離子發(fā)生器對(duì)不能接地的絕緣類（橡膠、塑料等）材料有較好的除靜電效果。南太現(xiàn)有直流高壓型離子風(fēng)機(jī)Ion6430，另外還有離子槍。評(píng)價(jià)其除靜電能力的指標(biāo)主要有：靜電中靜電中和時(shí)間與平衡電壓。和時(shí)間與平衡電壓。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)與靜電有關(guān)的物理單位與靜電有關(guān)的物理單位電流的單位為:安培 (A)電壓的單位為:伏特

40、 (V)電阻的單位為:歐姆 ()或(ohm)電荷的單位為:庫侖 (C)單位換算：1庫侖(C) 1000000微庫(C)=1E6(C)1微庫1000納庫(nC), 1納庫=1000皮庫(pC)數(shù)量級(jí)數(shù)量級(jí) 全名全名 符號(hào)符號(hào)1012 Tera T109 Giga G106 Mega M103 Kilo K 10-3 Milli M(較少使用）較少使用）10-6 Micro 10-9 Nano N10-12 Pico P南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電防護(hù)注意事項(xiàng)靜電防護(hù)注意事項(xiàng)對(duì)象對(duì)象帶電和放電的關(guān)系帶電和放電的關(guān)系靜電防護(hù)對(duì)策靜電防護(hù)對(duì)策操作員人體是靜電源之一，操作員的衣服和衣服，鞋和地面等

41、之間摩擦容易產(chǎn)生靜電，靜電通過人體放電。例：手工作業(yè)（組裝、排線、檢查、修正等）情況接觸IC時(shí)引起的靜電通過IC放電(經(jīng)常是接觸IC管腳等金屬部件)，使IC受到靜電損壞。1.衣服要穿棉的，工作服應(yīng)是防電服。 2.工鞋應(yīng)為防靜電工鞋。3.操作員必須佩帶接地手腕帶，此時(shí)必須通過1Mohm接地，金屬部分應(yīng)與皮膚緊密接觸，不允許有松脫的現(xiàn)象。4.手指不能直接觸摸IC的管腳，應(yīng)捏IC的身軀。5. 如果穿戴了手套，指套， 則應(yīng)為防靜電手套指套。5.拿取PCB板時(shí)應(yīng)注意：不能接觸PCB異面、萬用表筆等。 6.操作員應(yīng)乘坐防靜電工椅。7. 操作員不在工位上作與工作無關(guān)的事情。(如梳頭，跺腳等)南太電子有限公司

42、 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電防護(hù)對(duì)策注意事項(xiàng)靜電防護(hù)對(duì)策注意事項(xiàng)對(duì)象對(duì)象帶電和放電的關(guān)系帶電和放電的關(guān)系靜電防護(hù)對(duì)策靜電防護(hù)對(duì)策設(shè)備機(jī)器作業(yè)臺(tái)及防靜電用品*自插設(shè)備或控制器等自身帶電，且機(jī)器和加工物之間相互作用（摩擦），使加工物和機(jī)器同時(shí)帶電。*帶電的加工物（PCB等）端子與機(jī)器（接地電位）接觸時(shí)，進(jìn)行放電，IC被靜電損壞。*作業(yè)臺(tái)和地面膠墊為絕緣物時(shí)，衣服、人體、周轉(zhuǎn)盒等接觸后，使雙方帶電且人體、周轉(zhuǎn)盒箱等上產(chǎn)生的靜電不能導(dǎo)走。1.夾具、測(cè)量器、機(jī)械類直接與金屬部位接地。 2.設(shè)備的驅(qū)動(dòng)部位用金屬接地才合理。吸貼IC等的吸嘴應(yīng)使用防靜電材料制作，防止靜電放電發(fā)生在IC與吸嘴之間。3.加工物在加工過程中會(huì)產(chǎn)生靜電，所以不能直接與機(jī)器的金屬部位接觸。1.作業(yè)臺(tái)上鋪蓋防靜電膠墊并加1Mohm電阻接地。2. 地面鋪防靜電膠墊并加1Mohm電阻接地或防靜電地板。3.未采取防靜電措施的作業(yè)臺(tái)或地面上禁止直接擺放IC、PCB等。4.鋪蓋防靜電膠墊并通過1Mohm接地的作業(yè)臺(tái)上擺放防靜電盒才有效。（容器也同樣）5.絕緣物質(zhì)應(yīng)盡量放在離靜電敏感元器件30厘米外。南太電子有限公司 靜電知識(shí)手冊(cè)靜電防護(hù)對(duì)策注意事項(xiàng)靜電防護(hù)對(duì)策注意事項(xiàng)對(duì)象對(duì)象帶電和放電的關(guān)系帶電和放電的關(guān)系靜電防護(hù)對(duì)策靜電防護(hù)對(duì)策搬運(yùn)及保管*搬運(yùn)及保管引起振動(dòng)、摩擦，使包裝盒、包裝容器、包裝物體帶電。1.搬運(yùn)、保管最好使