静电的产生与预防课件

1、1静电的产生与预防 2 ESD是什么 ESD是代表英文 lectro tatic ischarge，即“静电放电”的意思。 ESD是以研究静电的产生与衰减、静电放电模型、静电放电效应如 电流热（火花）效应（如静电引起的着火与爆炸）及和电磁效应 （如电磁干扰）等的学科。 近年来随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环 境越来越复杂，对静电放电的电磁场效应如电磁干扰（EMI）及电 磁兼容性（EMC）问题越来越重视。 静电的产生与预防 3 人体与静电（一） 环境湿度 人体活动 RH 10-20% RH 65-90% 在地毯上走动35,000V15,000V 在已烯树脂地板上行走12,00

2、0V250V 在工作台上操作6,000V100V 包说明书的已烯树脂封皮7,000V600V 从工作台上拿普通塑料袋20,000V1,200V 从垫有聚氨基甲酸泡沫的工作椅上站起18,000V1,500V 静电电位 静电的产生与预防 4 质地不同的工作服和内衣摩擦时人体带电 电压（kV） 工作服内 衣 棉纱毛丙烯聚酯尼龙维棉 纯棉1.20.911.714.71.51.8 维尼纶55%、棉45%0.64.512.312.34.80.3 聚酯65%、人造丝 35% 4.28.419.217.14.81.2 聚酯65%、棉45%14.115.312.37.514.713.8 静电的产生与预防 5 人

3、体静电放电的电流波形 t/ns I/A 50A 100ns U0=40kV 从从图中可以看出，静电放电过程，其图中可以看出，静电放电过程，其峰值电流可达数十峰值电流可达数十 安培安培，实验室利用，实验室利用ESDESD模拟器和电流靶可以观测到数百安培模拟器和电流靶可以观测到数百安培 的静电放电电流，其电磁辐射场可在附近导线上的静电放电电流，其电磁辐射场可在附近导线上感应出数百感应出数百 伏乃至上千伏的电压伏乃至上千伏的电压。 50pF50pF100pF100pF 100pF100pF 50pF50pF 50050010k10k 人体的电容和电阻 静电的产生与预防 6 人体与静电（二） 电击感觉

4、是由于人体造成的 虽然人体感觉不到1,000伏以下的静电，仍可能成为设备故障的 原因 人体带电量电击程度 1,000V 完全没有感觉 3,000V 感到刺痛 5,000V 手掌甚至手腕感到发麻 7,000V 手掌感到强烈疼痛、麻痹 10,000V 整个手都觉得痛，并且感到触电 12,000V 感到整个手受到强烈冲击 静电的产生与预防 7 静电放电 通常，积累在物体上的电荷有两种释放方式：通常，积累在物体上的电荷有两种释放方式： 泄漏泄漏； 火花。火花。 由于由于火花放电会引起燃烧爆炸之类灾害事故的发生，火花放电会引起燃烧爆炸之类灾害事故的发生，所以所以泄漏泄漏是物体是物体 放电的首选方式放电的

5、首选方式。 由于由于湿度湿度的关系，物体携带的电荷可以通过空气泄漏。的关系，物体携带的电荷可以通过空气泄漏。湿度愈湿度愈高，物高，物 体上携带的电荷泄漏得愈快。体上携带的电荷泄漏得愈快。 使用使用离子发生器向空气中释放与物体携带电荷极性相反的电荷离子发生器向空气中释放与物体携带电荷极性相反的电荷，可以可以 与物体携带的电荷相互抵消。空气中的离子将被吸附到物体上，与物体携带的电荷相互抵消。空气中的离子将被吸附到物体上，与物体与物体上上 的电荷中和，空气中产生的离子愈多，电荷的中和速度就愈快。的电荷中和，空气中产生的离子愈多，电荷的中和速度就愈快。 静电的产生与预防 8 电子器件的静电破坏电压 通

6、常，人体不会感受到1000KV以下的电压所产生的放电。 由于大多数电子器件对数百伏电压产生的放电都会非常敏感，所以元器件的损坏可能来自人们所不能感受到 的或看得到的放电。 器件类型静电破坏电压器件类型静电破坏电压 VMoS301800OP-AMP1902500 MoSFET100200JEFT1401000 GaAsFET100300SCL6801000 PROM100STTL3002500 CMoS2502000DTL3807000 HMOS50500肖特基二极管3003000 EDMOS2001000双极型晶体管3807000 ECL3002500石英压电晶体10000 静电的产生与预防

7、9 静电对电子产品损害形式 静电的基本物理特性为：或， 。这三种特性能对电子元件影响如下： 静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻(缩短寿命)。 静电放电破坏，使元件受损不能工作(完全破坏)。 静电放电电场或电流产生的热使元件受伤(潜在损伤) 静电放电产生的电磁场幅度很大(达几百伏/米)、谱极宽(从几十兆到几千 兆)，对电子产器造成干扰甚至损坏(电磁干扰) 静电的产生与预防 10 静电的危害 静电是时时刻刻到处存在的，随着的密度越来越大，一 方面其的厚度越来越薄（），其承受的静 电电压越来越低。 另一方面，产生和积累静电的材料如，等大量使用，使 得静电越来越普遍存在，仅美国电子工业每年因静电造成的损失

8、 达几百亿美元，因此静电破坏已成为电子工业的。是电 子工业普遍存在的，在某个时刻内外因条件具备时就 要发作。 静电的产生与预防 11 静电破坏的特点 人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这是因为 人体感知的静电放电电压为23 KV,所以静电具有隐蔽性。 有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成 隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。 电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说，从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所 有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有随机动性性

9、。 静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求 较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原 因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之 前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电 子器件损伤的分析具有复杂性。 静电的产生与预防 12 产生静电危害的过程 1.元件制造过程 在这个过程，包含制造，切割、接线、检验到交货。 2.印刷电路版生产过程 收货、验收、储存、插入、焊接、品管、包装到出货。 3.设备制造过程 电路板验收、

10、储存、装配、品管、出货。 4.设备使用过程 收货、安装、试验、使用及保养。 5.设备维修过程 在制造、使用、维修的整个过程中，元件都可能遭受静电的影响。而实际上，最主要而 又容易疏忽的一点却是在元件的，其间不但包装因移动容易产生静电 外，而且整个包装容易暴露在外界电场(如经过高压设备附近，工人移动频繁、车辆迅速 移动等)而受到破坏，所以传送与运输过程需要特别注意以减少损失，避免无谓之纠纷。 静电的产生与预防 13 物体带电顺序表 电荷的电荷的移动方向移动方向 带带 正正 电电 荷荷 侧侧 玻玻 璃璃 云云 母母 尼尼 龙龙 羊羊 毛毛 人人 造造 丝丝 绢绢 人人 体体 皮皮 肤肤 丙丙 烯烯

11、 棉棉 布布 铝铝 纸纸 麻麻 琥琥 珀珀 铁、铁、 铜、铜、 镍镍 橡橡 胶胶 金金 涤涤 纶纶 赛赛 璐璐 珞珞 聚聚 四四 氟氟 乙乙 烯烯 带带 负负 电电 荷荷 侧侧 静电的产生与预防 14 消除静电的方法 通过接地使静电荷向大地释放，不使静电荷积累 用离子风机吹出相反电荷的离子风进行中和 静电的产生与预防 15 静电防护 1. 佩戴并(静电从手泄放到大地) 防静电手环由高导电金属防静电松紧带、活动按扣、弹簧软线保护电阻及插头 或夹头组成。 2. 使用/(静电从脚导到大地) 通过防静电垫、地面，防静电椅子、鞋袜，形成组合接地。 3. 实施SRG保证良好的接地（包括金属线槽、钢架、空调

12、等全部接入 SRG等电位地网） 4. 使用防静电包装 静电的产生与预防 SRG-Signal Reference Grid SRG需要注意以下要点： SRG与共用地线有多个接触良好的接地点。 SRG应该以网状结构连接，栅格宽度不超过1.2米。 机房内的所有设备，包括主机、存储机柜、地板支柱、空调、 金属线槽等都需要连接到SRG上，SRG要接到配电柜的地线 排上。 16静电的产生与预防 17 防静电手环注意事项 使用防静电手环操作时，否则会失去接地作用。 防静电手环造成人体皮肤与腕带的接触电阻变大 有些防静电手环的电阻就是带子本身的，当触及地时使其电阻大大减小，有 可能因此造成对人体电击的危险。 防静电手环应有与