靜電防護(hù)(ESD)問題幻燈演示03課件

靜電放電（ESD）及其防護(hù)內(nèi)容安排0、引言1、靜電的產(chǎn)生2、靜電放電（ESD）效應(yīng)物理機(jī)制3、潔凈車間、機(jī)房的靜電表現(xiàn)4、IC.MOS.FET.GaN－LED失效分析5、ESD危害與防患措施6、電子產(chǎn)品的靜電防護(hù)7、ESD問題和思考0、引言0．1靜電的基本概念靜電是一種客觀的自然現(xiàn)象，由于電荷和電場分布而產(chǎn)生的；靜電現(xiàn)象：電荷的產(chǎn)生和消失過程的電現(xiàn)象；物體結(jié)構(gòu)－分子－原子；空氣中含有100至500個(gè)帶電離子/cm3；地球是個(gè)巨大的電場E≥130V/m，帶電云層經(jīng)過后10000V/m；靜電與日常用電的異同點(diǎn)。靜電放電全稱（ElectroStaticDischarge／ESD）；1、靜電的產(chǎn)生1．1靜電放電效應(yīng)（ESD）內(nèi)因分子－原子－原子核（核）－感應(yīng)電子（外殼）荷電性質(zhì)正電荷負(fù)電荷不同質(zhì)材聚四氟乙烯聚乙烯聚丙烯樹脂聚亞胺酯醋酸纖維硬橡膠木材棉花紙張鋁絲綢鉛羊毛尼龍頭發(fā)云母石棉空氣表一：物體摩擦帶電電序表：1、靜電的產(chǎn)生（續(xù)一）1．2靜電放電效應(yīng)（ESD）外因物體相對運(yùn)動引起（摩擦、位移、接觸、沖擊）生產(chǎn)工藝:擠壓、切割、攪拌、過濾、噴濺、流動生活中的行走、起立、穿脫衣服、推拉物體雷電放電（雷云間或雷云與地面物體）1、靜電的產(chǎn)生（續(xù)二）靜電來源濕度10-25%RH濕度65-90%RH行走在地毯上35000V15000V行走在膠地板上12000V250V在工作臺上操作6000V100V撿起塑料膠袋20000V1200V推動發(fā)泡膠椅子18000V1500V表二：ESD的來源：2、靜電放電效應(yīng)物理機(jī)制（續(xù)一）01010310210111012101310141015帶電傾向體電阻／Ω·cm圖一：帶電體電位VS體電阻2、靜電放電效應(yīng)物理機(jī)制（續(xù)二）2．2電子、半導(dǎo)體荷電起源半導(dǎo)體器件制程工藝都在表面上進(jìn)行（切磨拋、清洗、氧化、光刻、蒸發(fā)、燒結(jié)、光刻、鈍化、劃片、測試）制備芯片；電子產(chǎn)品裝配中：傳送帶、風(fēng)冷熱氣流、毛刷刷灰塵、氣槍、沖床、氣壓電動鉆孔、鎖鏍絲、裝包裝袋、摩擦、剝商標(biāo)紙等。2、靜電放電效應(yīng)物理機(jī)制（續(xù)三）表四：不同半導(dǎo)體材料物理性能差異半導(dǎo)體器件電阻率ρ(Ω·cm)導(dǎo)熱系數(shù)W/cm·K散熱性抗靜電電壓(V)硅二極、三極管IC電路10-2－102（摻雜）1.5較好600碳化硅紅色LED105－106（不摻雜）4.9好1000藍(lán)寶石綠藍(lán)白LED襯底＞1060.49較差5003、潔凈車間、機(jī)房的靜電表現(xiàn)3．1電子、半導(dǎo)體車間用具、裝置的要求電子、半導(dǎo)體車間環(huán)境地面、墻壁、工作臺、傳送帶等電子、半導(dǎo)體車間用具的要求椅子、風(fēng)扇、裝料盒、各種工具等電子測量、計(jì)量設(shè)備裝置的要求3、潔凈車間、機(jī)房的靜電表現(xiàn)（續(xù)）3．2電子計(jì)算機(jī)房組成：設(shè)備、磁盤、軟盤、打印機(jī)、配電盤等特點(diǎn)：防塵、防濕、恒溫、凈化、防靜電要求：環(huán)境清潔度越高，濕度小于50%，環(huán)境（地面、工作臺、凳子、機(jī)臺、外圍設(shè)備等）尤其容易產(chǎn)生ESD4、IC.MOS.FET.GaNLED失效分析4．1失效主要起因CMOS“柵”層薄，VLIC集成化密度高、線寬窄、間距小、易靜電放電；InGaN綠、藍(lán)芯片結(jié)構(gòu)是量子阱、厚度十幾nm，尤其受靜電放電擊穿使pn結(jié)破壞，綠藍(lán)LED失效；PCB、電子線路間距小至幾十微米，塵埃大于10微米，被吸附后容易造成短路放電。<250VLEVEL1A250TO<500VLEVEL1B500TO<1000VLEVEL1C1000TO2000VLEVEL22000TO<4000VLEVEL3A4000TO<8000VLEVEL3B>=8000VLEVEL0JESD電子元器件靜電敏感度分級

GJB548A靜電放電靈敏度等級

一級0-1999V二級2000-3999V三級4000V以上4、IC.MOS.FET.GaNLED失效分析（續(xù)）4．2ESD放電模式自然界放電模式電子從一塊云跑到另外一塊云上，從天空到地面即放電人體放電模式（HBM）人體走動累積靜電與器件、PCB接觸在極短時(shí)間內(nèi)放電機(jī)器放電模式（MM）自動化、機(jī)械化設(shè)備長期使用，積累電荷，便產(chǎn)生ESD元件充電模式（CDM）半導(dǎo)體元器件碰到接地表面，芯片上靜電荷接觸瞬間放電電場感應(yīng)模式（FIM）器件觸于外電場環(huán)境，感應(yīng)電荷類類追認(rèn)CDM模式放電5．1ESD放電危害表現(xiàn)靜電庫侖力作用靜電放電毀壞損傷元器件、向周圍發(fā)射電磁波、電擊人體（帶電體電壓超過3KV時(shí)，有電擊感覺；超過6KV時(shí)，人有強(qiáng)烈的痛感）ESD造成輻射電磁場、突波噪音感應(yīng)帶電若感應(yīng)物體是導(dǎo)體時(shí)，會引起火花放電5、 ESD危害與防患措施5、 ESD危害與防患措施（續(xù)一）危害原因危害種類危害程度舉例放電作用爆炸及火災(zāi)液體、粉塵、氣體或蒸氣爆炸或起火汽油、煤油、酒精、苯有機(jī)溶濟(jì)金屬粉末、藥品粉末、樹脂粉末易燃液體的蒸氣或氣體起火或爆炸人身傷害使人電擊或因電擊引起的二次傷害SMD實(shí)裝機(jī)，橡膠廠壓延機(jī)電擊引起的墜落或摔傷妨礙生產(chǎn)敏感元件失靈或繼電器誤動作自動化設(shè)備癱瘓、計(jì)算機(jī)工作失常，膠片質(zhì)量下降、電子產(chǎn)品劣化力學(xué)作用妨礙生產(chǎn)吸附塵埃，電器短路器件劣化IC破壞影響光刻、PCB加工、化工生產(chǎn)、膠片制造、電子元器件裝配表六：靜電危害一覽表5、 ESD危害與防患措施（續(xù)二）類別影響人體阻抗的條件接觸狀態(tài)電壓(V)電流(mA)Ⅰ干燥的皮膚或有汗潮濕的皮膚住宅、辦公室、工廠、會議室、禮堂等場所，單手觸及電器設(shè)備到雙腳間5050Ⅱ被水浸濕的皮膚在涵洞、礦井、隧道，高潮濕場所，手抓電器，雙腳立于潮濕地板時(shí)皮膚阻抗500Ω2550Ⅲ皮膚浸在水里游泳池、水槽或水池中身體浸水，僅人體內(nèi)部阻抗500Ω510表七：人體阻抗和允許接觸電壓、電流5、 ESD危害與防患措施（續(xù)四）5．3車間ESD環(huán)境要求工作環(huán)境地面工作臺、凳子工作服、工作鞋、防靜電手環(huán)測試機(jī)臺包裝5、 ESD危害與防患措施（續(xù)五）5．4靜電的消除增加空氣濕度（加濕器）局部靜電處理（使用交流磁場、噴涂ESD涂料）離子中和法：在靜電電荷密集處引入帶電離子離子流中和（離子風(fēng)扇）放射性中和感應(yīng)中和（高、低壓）

5、 ESD危害與防患措施（續(xù)六）圖二：感應(yīng)中和器原理圖（低壓）高壓電源圖三：感應(yīng)中和器原理圖（高壓）6、 電子產(chǎn)品的靜電防護(hù)6．1靜電放電的模式6．2靜電放電的測試絕對漏電流法相對I-V漂移法功能觀測法表面電阻測量法靜電放電模擬器靜電高壓測量裝置圖6、 電子產(chǎn)品的靜電防護(hù)（續(xù)一）6．3防靜電的對策阻止靜電放電現(xiàn)象阻止二次放電阻止直接傳導(dǎo)阻止放電電流的電磁場造成的耦合阻止靜電放電造成的輻射電磁場防止偶發(fā)的突波噪聲所造成的干擾6、 電子產(chǎn)品的靜電防護(hù)（續(xù)二）6．4防靜電保護(hù)電路設(shè)計(jì)與分析保護(hù)電路對ESD作用時(shí)間應(yīng)該很短，發(fā)生作用時(shí)，截止電壓越低越好；當(dāng)電壓過載時(shí)電阻要大，漏電流要小，電容要??；電路保護(hù)分為一級保護(hù)和二級保護(hù)；保護(hù)電路參考：電路端口保護(hù)（注意電容效應(yīng)）二級保護(hù)電路，輸入保護(hù)電路，輸出保護(hù)電路。6、 電子產(chǎn)品的靜電防護(hù)（續(xù)三）第一級保護(hù)輸入訊號絕緣電阻第二級保護(hù)保護(hù)端圖四：二級ESD保護(hù)電路設(shè)計(jì)方塊圖6、 電