ESD基礎知識 (3)課件

ESD基礎知識講解講師：Lvjiang2012/12/191/191234目錄56789引言靜電的產生及特點靜電的危害靜電測量電子產品制造中防靜電技術指標要求靜電的相關標準靜電相關常識靜電防護附加2/19

在干燥的冬季，你是否有過被電擊的感覺？人體感覺電擊時，身上靜電電壓已超過2000V；看到放電火花時，身上靜電電壓已高達5000V；聽到放電聲音時，身上靜電電壓已高達8000V。但現(xiàn)代許多高速超大規(guī)模集成電路碰到僅幾十伏或更低的靜電就會遭到損壞。也就是說當你接觸這些電路時，你既沒有感覺到又沒有看到更沒有聽到靜電放電時，這塊電路就已部分損傷或完全損壞，但是你可能還在找其硬件或軟件的原因。靜電已成為現(xiàn)代高科技的危險因素之一。

ESD解釋

ESD即英文：Electro-StaticDischarge的縮寫，即“靜電放電”的意思。ESD是本世紀中期以來形成的以研究靜電的產生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應如電流熱（火花）效應和電磁效應（如電磁干擾）等的學科。近年來隨著科學技術的飛速發(fā)展、微電子技術的廣泛應用及電磁環(huán)境的日趨復雜，對靜電放電引起的電磁場效應如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC）問題越來越重視。一引言3/19感應靜電起電：

感應:帶有靜電的物體在電場的作用下使另一個物體也帶有靜電,示意圖如下:——++

——++——++++++++++++++電場注：靜電感應只對導體和半導體才有作用。帶電體對不帶電體的感應起電，實例圖：5/19靜電的基本物理特性：高電位、低電量、小電流、作用時間短、復現(xiàn)性差、瞬間現(xiàn)象多、受濕度影響大、吸引或排斥、與大地有電位差、會產生放電電流。濕度對靜電壓的影響產生源濕度（10～20%RH）濕度（65～90%RH）地毯上行走35000V1500V帆布上行走12000V250V工作臺面上工作6000V100V從塑料管中取出DIP2000V200V拿起一只塑料袋20000V1200V布套椅上工作18000V1500V注：本表節(jié)自美國國防部手冊263.1980例如：6/19靜電按起電方式分類：①接觸摩擦分離起電②靜電感應起電③電磁感應起電④射線電離空氣起電⑤物質三態(tài)變化起電⑥分子分裂起電⑦極化起電⑧場致發(fā)射起電各類起電詳細解釋靜電按電荷性質分類：可分為單極性電荷、雙極性電荷、正電荷、負電荷為壓電極化。

7/19靜電放電引起的組件擊穿損害是電子工業(yè)中最普遍﹑最嚴重的靜電危害,它分硬擊穿和軟擊穿.硬擊穿是一次性造成元器件介質擊穿﹑燒毀或永久性失效；軟擊穿則是造成器件的性能劣化或參數(shù)指標下降.磨擦起電和人體靜電是電子﹑微電子工業(yè)中的兩大危害源，但產生靜電并非危害所在，危害在于靜電積累及由此產生的靜電電荷放電；帶電的物體，在其周圍形成靜電場，會產生力學效應，放電效應和靜電感應效應。一些詳細信息：正常狀況下，人體內可蓄積超過20，000V的靜電電壓。當人體給電子流動提供一條導電路徑時，蓄積在體內的電荷就會沖出體外，向離用戶最近的金屬物體流去，結果發(fā)生短促而刺痛的放電，但這一般對人體沒有危害。然而，對于從事電子方面的專業(yè)技術人員來說，問題可就不一般了。電子方面的人員在處理或替換電路板、集成電路塊，需頻繁地接觸各種元器件，而半導體設備對于來自靜電的刺激極其敏感，元器件的損壞只是在一瞬間。

對于靜電釋放最為敏感的元件是以金屬氧化物半導體(MOS)為主的集成電路。PC中的門陣CMOS芯片能夠承受靜電沖擊電壓為200V，DRAM、EPROM芯片為300V，TTL芯片為1000V。對靜電敏感的產品，如半導體分立器件、集成電路、厚薄膜電路及電阻器、電容器、壓電晶體管等，尤其是前三種電子敏感器件，它們可謂是電子設備的“心臟”。

9/19靜電損害的實例圖：芯片內部被靜電擊穿靜電高壓擊穿芯片靜電對人體的傷害靜電ESD電流導致電路熔斷

嚴重后果靜電擊穿在不經意間將昂貴電子器件擊穿，造成電子工業(yè)年損失達上百億美元

對P/N結造成軟擊穿芯片內單晶硅金屬鍍模擊穿芯片內引線擊穿10/19靜電放電損害：靜電放電產生電磁脈沖，可使智能電子設備產生誤動作；當具有強能量脈沖時,可使靜電敏感器件直接被破壞，下面就以此對計算機信號的影響做簡單解釋。靜電放電時產生的電磁脈沖信號：1100計算機正常工作是電平信號：受干擾后計算機產生反轉信號：尖脈沖11/19

消除靜電的措施，可用物理或化學的方法：一般可歸結為一靠“地”；二靠“器”（裝消除器）；三靠“劑”（加抗靜電劑）；四靠“屏蔽”。

各類防護方法詳解

靜電防護，基本做法是設法減小帶電物的電壓，達到設計要求的安全值以內。即要求下式中的電荷（Q）與電阻（R）要小，靜電容量（C）要大。

U=IR與Q=CU

當然電阻值也不是越低越好，特別是在大面積場所的防靜電區(qū)域內必須考慮漏電等安全措施之后再進行材料的選取。五靜電防護具體靜電防護方法：（1）使用防靜電材料（2）泄漏與接地（3）導體帶靜電消除方法（4）非導體帶靜電的消除方法（5）工藝控制方法13/191、生產過程中靜電防護主要措施為靜電泄露、耗散、中和、增濕、屏蔽與接地。2、人體靜電防護系統(tǒng)主要有防靜電手腕帶、腳腕帶、工作服、鞋襪、帽、手套或指套等組成，具有靜電泄露，中和與屏蔽等功能。生產制造中主要的兩種防護方法：主要的防靜電器材及設備儀器：在生產制造車間里，主要運用到的防靜電器材、設備儀器有：防靜電地板、地墊復合膠板；防靜電腕帶、手套、衣服、鞋；防靜電包裝袋、海綿箱盒等?；拘阅芘c使用GB12158-90規(guī)定，總泄漏電阻不應小于1M歐姆14/19(1)防靜電地極接地電阻＜10Ω。

(2)地面或地墊：點對點電阻值104～1010Ω；系統(tǒng)電阻104～109Ω;摩擦電壓＜100V。

(3)墻壁：表面電阻值105～1010Ω。

(4)工作臺面墊：點對點電阻值105～109Ω；系統(tǒng)電阻105～109Ω；摩擦電壓＜100V。

(5)座椅和運轉車表面：點對點電阻值105～1010Ω；系統(tǒng)電阻105～109Ω。

(6)工作服：點對點電阻值105～1010Ω；電荷量＜0.6μC。(7)帽、手套、指套：點對點電阻105～1010Ω。

(8)工作鞋（鞋底）：靜電耗散型（體積電阻105～109Ω）；導靜電型（體積電阻＜105）六電子產品制造中防靜電技術指標要求15/19

近幾年來，電子產品防靜電標準工作已有一定的進展。航天系統(tǒng)、電子產品工藝標委會、全國無線電干擾標委會都相繼組織人員制定標準?，F(xiàn)已發(fā)布的標準有：GB12059-89《電子工業(yè)用合成纖維防靜電網(wǎng)性能及試驗方法》、GB／T13926.2—92《工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性

靜電放電要求》，SJ20154-92《信息技術設備靜電放電敏感度試驗》、QJ1875—90《靜電測試方法》、QJ1693—89《電子元器件防靜電要求》、QJ1950-90《防靜電操作系統(tǒng)技術要求》、SJ10694Y2006《電子產品制造防靜電系統(tǒng)測試方法》、SJ-T10533-94《電子設備制造防靜電技術要求》、GB/T17626.2《電磁兼容試驗和測試技術靜電放電抗擾度試驗》等。七靜電的相關標準17/19人走過化纖的地毯靜電大約是35000伏脫衣靜電高達5000伏梳頭靜電高達2000伏翻閱塑料說明書大約7000伏八靜電相關常識靜電相關的生活常識：靜電防護中的一些相關符號：ESD敏感符號ESD防護符號軍標MIL-STD-129H制定的符號防靜電工作區(qū)域符號18/19現(xiàn)以人體為例，計算人體的帶電情況。當人們穿著化纖織物時，人體運動的充電電流約為106～107A，總的充電電荷約（0.1～5）×106庫侖。人體的靜電放電模型可用電阻和電容的串聯(lián)來模擬。設人體電阻R=500Ω，人體電容C=300pF，人體帶靜電電壓U=10kV，則靜電所含能量為：W=1/2（CU2）≈

17J，盡管靜電電壓高達10kV，能量僅為17J，對人體沒有傷害，但當人手去觸