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1一、原理：•定义•ESD三大要素•ESD在工业中的危害•静电和动力电的区别•静电的产生•静电放电的基本模式•静电控制的基本方法•材料的特性二、实际运用•ESD的检查方法2•ESD(ELECTROSTATICDISCHARGE)－静电放电是电荷在不同电势的两个物体间的快速移动。•相关符号什么叫ESD接地点对静电敏感的物品防静电用品/设备3ESD事件的三大要素每一次静电放电事件的发生都包含下列三大要素：•静电的产生•静电的累积•快速放电只要消除上面任意一点，ESD就可被控制。4ESD在工业中的危害•ESD现象会引起电子元器件的致命损伤，造成次品率的增加（产量减少）。–人在地毯上行走，在工作台上工作，操作普通材料等活动都会产生上千伏的静电。如果静电电压的聚集到足够的量,就会产生火花放电，使电子元器件、印刷电路板组件受损。特别是集成电路中功能元件体积小、电路密集，更易受到ESD损害。左图所示就是静电放电所造成的损伤。上图：箭头所示是半导体中静电放电的损伤点。下图：显示了两金属连线间静电放电所造成的金属搭接的细节。5ESD在工业中的危害–ESD损伤又分为硬击伤和软击伤。•硬击伤是一次性地造成器件的永久性失效，又称即时失效。•软击伤是造成器件的性能劣化，或参数的下降而成为隐患，又称延时失效。软击穿带来的危害比硬击穿更为危险。因为对于硬击穿，一般可以在产品的检测或调试过程中及时发现并予以调换。而软击穿在初期是难以发现的，往往器件的参数更本没变化或稍有变化，但仍在正常范围内，并可正常工作，所以极易通过出厂前的检验而流入用户手中。在使用过程中随着时间的推移，到了一定时候这种软击穿发展成为元器件的永久性失效，大大影响了生产厂家的声誉和经济效益的大问题。6ESD在工业中的危害•污染在洁净室中，无论过滤系统有多好，人员、机械和处理工序都可能将粒子带入空气，如果一个重要产品的表面在其常规的生产过程中带上静电，如果没有被消除的话，它的表面将会吸引悬浮于洁净室空气中的细微颗粒（电磁场越强，对颗粒吸引力越大），并很难使其脱离，以至于造成产品失效。7ESD在工业中的危害•干扰微处理器/机械手的操作现在大部分新的生产设备都有微处理控制，因而也对静电放电引起的问题更敏感。装配线上的机械手的一次静电放电故障，可能足以导致整条生产线瘫痪。8静电与动力电的区别•动力电即通常所熟悉的插座中的电。它的特点是：当你在消耗它时（如吹电风扇），供电系统会持续供电，使它保持恒定的电压和能量。•静电的特点：能量是一次性的释放的，而且持续的时间很短（通常约为200纳秒）。这就是为什么我们不会被如此高的静电压（1000～20000）击伤的原因。带电体高电压的静电放电不带电的或不受控的带电体（过高或过低）9静电的产生•摩擦起电–摩擦起电是由两种不同类型的材料接触并分离引起的。–任何材料摩擦后都可能带电，不论是导体或已经接地。–摩擦起电因素•材料的性质•摩擦系数•接触面的大小•分开的速度•环境的湿度10静电的产生右表为摩擦起电序列表。序列表上端的材料与下端的材料摩擦后会失去电子而带正电荷。人手石英尼龙羊毛铝铬钢聚氨脂聚乙烯聚丙乙烯聚氯乙烯(PVC)硅聚四氟乙烯(Teflon)+-11静电的产生•感应带电A______++++++___________+++++++++++++++++++++(1)中性的导体“A”(2)“A”被带负电荷的“B”极化。(4)当“B”被移开，且断开“A”的接地，导体“A”上只带有正电荷。(3)当“A”接地后，负电荷被排放，物体只带正电荷。电场感应模式中感应引起的2个ESD事件。AAABB12静电的产生•接触带电A________________________(1)中性的导体“A”(2)当“A”接触带负电荷的“B”物体时，“A”也会带上负电荷。(3)最终“A”和“B”带有等量的负电荷。AABB接触带电是经常遇到的现象。13静电放电的基本模式•人体/机械放电模式－Humanbody/MachineModel(HBM/MM)由外到内的放电–最常见的静电放电模式。–静电通过手指/机器的探针对元器件放电。–相关的标准ESD/EOS-S5.1(HBM),IEC61340-3-1(HBM),IEC61340-3-2(MM)接地表面元器件14静电放电的基本模式•充电元器件放电模式－ChargeDeviceModel(CDM)由内向外的放电–该模式主要来自于现代化的自动装配和制造环境。–是由于机械运动（通常为摩擦）使元器件带电，当该元器件金属接触时产生放电现象。15静电放电的基本模式•电磁场感应放电模式－FieldInducedModel(FIM)由内到外的放电+--+++(a)在静电场中的元器件(b)第一次放电-+++--(c)元器件带负电荷(d)第二次放电+++16静电控制的基本方法有多种方法可用于防止元器件免受ESD伤害。•产品设计时，设计人员会对ESD敏感的元器件作一些电路补偿或一些外部的保护。•控制下面任意一点：–防止静电的产生–防止静电的累积17静电控制的基本方法在正常生产中的防护•HBM的防护–接地–操作人员戴防静电手腕带，穿防静电衣、鞋等。106to1011Ohms106Ohms106OhmsEquipment防静电手腕带、脚腕带或导电鞋工作表面和设备导电/静电消散性的包装袋或盒子等18静电控制的基本方法•CDM的防护–接地–使用抗静电或静电消散性的桌面–对ESD敏感元器件的包装、装配以及储存使用抗静电或静电消散性的材料。•屏蔽袋•粉红色防静电袋++++++ESDSusceptibleParts------19静电控制的基本方法•FIM的防护–在静电防护区域内禁止放置绝缘材料的物体。–通过电离系统来中和静电。FIM的防护是以上几种中最困难的。+++++++++-----------+++++++++++++++++++++++++绝缘体电离系统产生的离子20静电控制的基本方法•环境–地面–工作表面–设备–洁净室–湿度•人–人体的电荷–衣服–控制程序及定期检查•材料–原材料–生产的辅助用品–包装•其它–接地–电离系统21材料的特性•绝缘材料电荷几乎不能在该材料中自由移动。但是静电荷极易在该材料上积聚，且活动性差。表面电阻1×1011ohms如：普通塑料，橡胶，玻璃，合成纤维...。•导电材料电荷很容易在这种材料中移动。静电不能在该材料上积累，而将通过该材料快速放电（时间短，电流高）。表面电阻1×105ohms如：水，金属…。22材料的特性•静电消散性材料电荷依旧可以在这种材料中运动，但要克服一定的电阻。静电通过这种材料将缓慢的放电（低电流），可以防止对产品的伤害。表面电阻：1×105~1×1011ohms如：木头、皮革、棉...。•抗静电材料这种材料与任何材料摩擦或分离后所产生的电荷相当小。表面电阻：1×108～1×1011ohms如:电胶木23材料的特性1.0E+121.0E+111.0E+101.0E+91.0E+81.0E+71.0E+61.0E+51.0E+41.0E+30ohm-cmVolumeResistivityASTMD991SurfaceResistanceEOS/ESDS11.11SurfaceResistivityASTMD-257STATICDISSIPATIVESTATICDISSIPATIVECONDUCTIVEINSULATIVEINSULATIVECONDUCTIVE0ohmSTATICSHIELDING0ohm/sq24ESD检测方法•用于静电防护的接地点的对地电阻检测设备:接地电阻表(摇表)要求:4(中国标准:电子元器件制造防静电标准)1(IEC/CECC标准)25ESD检测方法•ESD地与大地间的电阻(约1M)要求:Min.750kohms万用表(设置欧姆档)接ESD地接大地26ESD检测方法•桌面,桌垫以及放置ESD敏感元器件推车的表面电阻要求:表面电阻1×104～1×109ohms表面电阻表被测物（表面须平整且与测试表接触良好）27ESD检测方法•桌面,桌垫以及放置ESD敏感元器件推车的表面到ESD公共地的电阻要求:7.5×105～1×109ohms表面电阻表被测物（表面须平整且与测试表接触良好）ESD公共地28ESD检测方法•椅子的表面电阻要求:１×10４～1×1011ohms表面电阻表29ESD检测方法•椅子的静电场要求:＜100Volts静电场表静电场表的传感器距被测物1英吋30ESD检测方法•地面的表面电阻要求:１×10４～1×1011ohms表面电阻表地面(必须平整并保持良好接触)31ESD检测方法•设备,工具,固定夹具以及测试仪…(接地)ESD公共地设备的导电部分示波器(mV档)要求:直接接触关键元器件的部分1V32ESD检测方法•电烙铁要求:直接接触关键元器件的部分地区1VESD公共地示波器（mV档）33ESD检测方法•电动螺丝刀要求:直接接触关键元器件的部分1VESD公共地示波器（mV档）34ESD检测方法•焊锡丝要求:直接接触关键元器件的部分1VESD公共地示波器（mV档）带弯角的铜管35ESD检测方法•人体模式要求:HBM10VESD公共地示波器（mV档）金属圆棒操作员手腕带36ESD检测方法•包装材料、容器以及夹具的材料要求：＜100volts/inch(测量前需先摩擦被测物表面。)被测物静电场表的传感器距被测物1英寸37ESD检测方法•包装材料、容器以及夹具的材料…的表面电阻要求:１×105～1×1011ohms(包装材料)１×10４～1×109ohms(夹具材料)材料表面被测物需放于绝缘的材料上表面电阻表38ESD检测方法•离子风机(1)平衡性检测要求：±20volts/ft静电场表以及金属板离子风机39ESD检测方法•离子风机(2)检测电荷衰减时间要求：电荷衰减到10％（1000V到100V）的时间20秒静电场表以及金属板离子风机电荷发生器(±1kV)1.电荷为+1kV2.电荷为-1kV