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1、1普通员工普通员工ESD 训练教材训练教材2静电静电(ESD)概念概念 ESD (Electrostatic Discharge，ESD)中文含意：静电放电中文含意：静电放电 因为电子产品生产中静电放电是静电危害最主因为电子产品生产中静电放电是静电危害最主 要的局部，所以要的局部，所以ESD成为静电的防护代名词。成为静电的防护代名词。3常见的几种静电现象常见的几种静电现象1)雷电：电压高达数亿雷电：电压高达数亿伏；伏；2)枯燥环境下的静电电枯燥环境下的静电电击：电压可达数千伏；击：电压可达数千伏；3)绝大多数的静电放电绝大多数的静电放电是我们看不到的。是我们看不到的。4e-人们对静电的感知人们
2、对静电的感知 人体能够感觉到静人体能够感觉到静 电时一般电压超过电时一般电压超过 2000V。静电不易感知的原静电不易感知的原 因：电量小，放电因：电量小，放电 时间短。时间短。See5000VHear4500VTouch3000VComponentDamage15-30V5一些常见动作的静电电压一些常见动作的静电电压 操操 作作人体静电位人体静电位(KV)相对湿度相对湿度20%相对湿度相对湿度80%在聚乙烯地面行走在聚乙烯地面行走120.25合成纤维地毯上行走合成纤维地毯上行走351.5坐在泡沫填充的椅子上坐在泡沫填充的椅子上181.5拿起聚乙烯塑袋拿起聚乙烯塑袋200.6在普通工作台上滑动
3、塑料盒在普通工作台上滑动塑料盒181.5移除移除PC板上的板上的MYLAR胶帶胶帶121.5PC板上的收縮膜板上的收縮膜163使用真空吸錫器使用真空吸錫器81用氟利昂喷洒电路用氟利昂喷洒电路1556静电产生的途径静电产生的途径1)接触别离；接触别离；2)摩擦；摩擦；3)剥离；剥离；4)断裂；断裂；5)传导；传导；6)感应；感应；7)其他：热电、光电、压电；其他：热电、光电、压电；7静电的产生静电的产生别离带电别离带电-接触别离带电接触别离带电不同物质接触别离都会产生静电。不同物质接触别离都会产生静电。-8静电的产生静电的产生摩擦带电摩擦带电摩擦可以看作反复的接触别离过程摩擦可以看作反复的接触别
4、离过程9静电的产生静电的产生工作中因摩擦或接触别离产生静电的地方工作中因摩擦或接触别离产生静电的地方 工作中的人体走动，取放物品都会产生静电工作中的人体走动，取放物品都会产生静电 设备中的运动也有摩擦或接触别离的动作，设备中的运动也有摩擦或接触别离的动作，因此也会产生静电因此也会产生静电 移动的设备如推车，也会因摩擦产生静电移动的设备如推车，也会因摩擦产生静电10决定摩擦电压的因素决定摩擦电压的因素 接触的程度、外表的均匀度、接触压力、磨接触的程度、外表的均匀度、接触压力、磨 力、别离速度等因素都会影响到摩擦电压的力、别离速度等因素都会影响到摩擦电压的 大小。大小。材料的不同摩擦电压不同。材料
5、的不同摩擦电压不同。环境温度湿度的不同对摩擦电压也有重大的环境温度湿度的不同对摩擦电压也有重大的 影响。湿度越小摩擦电压越大。影响。湿度越小摩擦电压越大。静电的产生静电的产生11物质原有的电荷平衡被打破，两边带上相反的电荷物质原有的电荷平衡被打破，两边带上相反的电荷同种物质的剥离和不同物质间的剥离都会产生静电同种物质的剥离和不同物质间的剥离都会产生静电不干胶带、胶贴、传送带等都会因为剥离带电不干胶带、胶贴、传送带等都会因为剥离带电静电的产生静电的产生+-剥离带电剥离带电-+轮子轮子轴轴皮带皮带12静电的产生静电的产生物体断裂成后，各局部会带上不同的电荷物体断裂成后，各局部会带上不同的电荷断裂带
6、电断裂带电13静电的产生静电的产生一个不带电的物体接触带电的物体会通过传导带上相同的电荷一个不带电的物体接触带电的物体会通过传导带上相同的电荷传导带电传导带电14静电的产生静电的产生感应带电感应带电-接地接地-静电传递静电传递 接近接近 离开离开-带电体产生电场，电场中的导体因电荷转移而带电带电体产生电场，电场中的导体因电荷转移而带电15感应带电往往会让电子器件带电，从而造成损坏感应带电往往会让电子器件带电，从而造成损坏静电的产生静电的产生16工作场地容易产生静电的动作工作场地容易产生静电的动作 人的活动人的活动 移动的设备移动的设备 推车推车 传动带传动带静电的产生静电的产生17工作场地中常
7、见的静电源工作场地中常见的静电源 工作台工作台 漆漆,腊面腊面,塑胶和乙烯树脂等。塑胶和乙烯树脂等。地板地板 外表处理木料外表处理木料,腊面腊面,乙烯树脂等。乙烯树脂等。椅子椅子 玻璃纤维玻璃纤维,塑胶塑胶,外表处理木料等。外表处理木料等。工作人员工作人员 衣物衣物,头发头发,鞋子鞋子,手套等。手套等。包装包装 塑胶袋塑胶袋,气泡包装气泡包装,海绵海绵,盒子等。盒子等。办公用品办公用品 纸张、文件夹、文件袋、笔等纸张、文件夹、文件袋、笔等静电的产生静电的产生18ESD 风险风险我们的工作环境存在许多静电源我们的工作环境存在许多静电源 许多塑胶产品都是容易制造和价格低廉许多塑胶产品都是容易制造和
8、价格低廉 电子产品中也需要采用许多绝缘体材料电子产品中也需要采用许多绝缘体材料 在移动和摩擦下，即使如金属一般的导体也会产生静在移动和摩擦下，即使如金属一般的导体也会产生静电电 设备和人体舒适所需要的温湿度要求环境有一定的枯设备和人体舒适所需要的温湿度要求环境有一定的枯燥，燥，助长静电的产生助长静电的产生19静电序列静电序列+空气空气人类的手人类的手-锡面锡面动物的毛动物的毛玻璃玻璃头发头发晴纶晴纶羊毛羊毛毛皮毛皮铝铝绸子绸子纸纸棉棉木材木材铁铁铜铜银银金金硫磺硫磺PVC(塑料塑料)20 两物体接触别离或摩擦后两物体接触别离或摩擦后,排在前面的带正电排在前面的带正电,后面的带负电后面的带负电;
9、距离越远距离越远,摩擦电压越高摩擦电压越高;人类认识的缺乏人类认识的缺乏:不同列表有所差异不同列表有所差异;循环现象循环现象;反向现象；反向现象；应用时不可作为硬标准。应用时不可作为硬标准。静电序列静电序列21典型的工业静电放电特性典型的工业静电放电特性 放电时间放电时间数纳秒数纳秒 数微秒数微秒(RC)(能够在短至能够在短至0.5 nsec 内放电内放电)放电电流量放电电流量 数安培数安培(I=Q/t)峰值功率峰值功率 数数KW(I or V)产生的高频电场产生的高频电场 1 MHz 1 GHz 产生的电感电压产生的电感电压=Ldidt22 各类半导体材料抗静电能力之比较各类半导体材料抗静电
10、能力之比较(NEPCON/WEST Report)晶片种类晶片种类 静电破坏电压静电破坏电压(Volts)MOSFET 100200 EPROM 100 JFET 1407,000 Op-Amp 1902,500 CMOS 2503,000 SCHOTTKY DIODE 3002,500 TTL 3002,500 Bipolar Transistor 3807,000 ECL 500 SCR 68010,000 半导体产品抗静电能力半导体产品抗静电能力一般来说一般来说,静电电压大于静电电压大于50伏伏,一般零件都可能被损害或降低等级一般零件都可能被损害或降低等级.23ESD电子器件的破坏电子器
11、件的破坏即使是相当小的静电放电也可能损坏电子器件！即使是相当小的静电放电也可能损坏电子器件！静电敏感器件的英文缩写静电敏感器件的英文缩写ESDSBipolar ICESD damageField failureHBM simulation failure24ESDS 有多敏感有多敏感?人体人体30V的静电就会损坏一些敏感器件的静电就会损坏一些敏感器件一些器件自身一些器件自身10V静电放电就可能损坏静电放电就可能损坏25ESD 造成的破坏造成的破坏半导体是最容易受到静电破坏的器件半导体是最容易受到静电破坏的器件.常见的破坏有常见的破坏有:氧化层击穿氧化层击穿 界面过热烧损界面过热烧损 金属熔化金
12、属熔化 以上的混合模式以上的混合模式26Metallization burnoutESD 造成的破坏造成的破坏静电破坏前静电破坏前静电破坏后静电破坏后27如果产品带有如果产品带有1000V的静电，产品会被破坏吗？的静电，产品会被破坏吗？1000V的静电不会破坏产品的静电不会破坏产品换流器I/V换流器高周波化的电流容易换流器高周波化的电流容易电荷的形式引起漏电电荷的形式引起漏电由于对检查端座进行了接续、带电前漏电被接地了，所有不会破坏产品。【本卷须知】只要用离子风机除静电就可以了吗？【本卷须知】只要用离子风机除静电就可以了吗？经常会发生漏电，所以电离器也会无效只有采用产品接地经常会发生漏电，所以
13、电离器也会无效只有采用产品接地GND才可以防止才可以防止换流器I/V在只带电的情况下，产品不会马上被破坏在只带电的情况下，产品不会马上被破坏怎样作产品会被破坏呢？怎样作产品会被破坏呢？带有的电荷一次性流出来时电流化就会破坏产品。带有的电荷一次性流出来时电流化就会破坏产品。+1000V静电静电显示器的电路接触到地线时，积集在显显示器的电路接触到地线时，积集在显示器上的电荷瞬间流入示器上的电荷瞬间流入GND，产品就会，产品就会被静电破坏被静电破坏 瞬间的电流量超过了电路的容许值瞬间的电流量超过了电路的容许值回路被破坏的带电界限回路被破坏的带电界限=300V【本卷须知】【本卷须知】GND只是把电源的
14、接地线作为对象物吗？只是把电源的接地线作为对象物吗？只要导体金属类自身携带有电量，即使不接触只要导体金属类自身携带有电量，即使不接触GND也会吸收也会吸收电荷。电荷。例把产品装入托盘时，产品的输入基板接触到了旁边显示器的外壳例把产品装入托盘时，产品的输入基板接触到了旁边显示器的外壳部，显示器的屏蔽外壳被接地化了形成回路，电流的流动导致产部，显示器的屏蔽外壳被接地化了形成回路，电流的流动导致产品被破坏。品被破坏。静电是怎样破坏产品的？静电是怎样破坏产品的？28ESD对电子业造成的损失对电子业造成的损失29ESD控制获得的收益控制获得的收益 IC 制造商制造商(高速高速bipolar LSI)质量
15、改进由质量改进由22%到达到达100%IC 制造商制造商(NMOS-LSI)制作质量损失下降了制作质量损失下降了50%,并获得并获得800%的的R.O.I.PCBA 组装加工厂组装加工厂 13%的生产质量改善，以及市场返修率下降了的生产质量改善，以及市场返修率下降了1.5%半导体制造商半导体制造商(低功率低功率Schottky-TTL ICs)废品率从废品率从2.6%降至降至0.21%30ESD 破坏的风险破坏的风险微型化和更高度集成不利于静电防护微型化和更高度集成不利于静电防护对静电的破坏更加敏感对静电的破坏更加敏感!USA 1206 0805 0603 0402 0201Japan 321
16、6 2021 1608 1005 050231ESD 破坏的风险会逐级放大破坏的风险会逐级放大32缺乏管制意识的主要原因缺乏管制意识的主要原因1.人体能感觉出静电存在的水平为人体能感觉出静电存在的水平为2,000 4,000V,但敏感但敏感 器件只须器件只须 100V便能被损坏便能被损坏(大局部大局部 1,000V).2.大局部的静电破坏是潜在的大局部的静电破坏是潜在的,并不能够被马上识别出并不能够被马上识别出.3.静电破坏现象有较差的重复性静电破坏现象有较差的重复性,并且不容易模拟并且不容易模拟.4.找出静电破坏的证据和根源一般相当不容易找出静电破坏的证据和根源一般相当不容易,而且本钱而且本钱 可能很高可能很高.(ESD 破坏常被误判为破坏常被误判为EOS 损坏损坏)5.缺乏培训和对问题的重视缺乏培训和对问题的重视.33ESD防护的根本技术手段防护的根本技术手段1.等电位等电位2.接地接地3.中和中和4.阻值控制阻值控制5.静电场屏蔽静电场屏蔽6.湿度控制湿度控制7.材料选择和工艺控制防止产生静电材料选择和工艺控制防止产生静电8.敏感器件的标注敏感器件的标注9.保护电路和结构设计提高
