ESD introduction课件

1、1ESDESD简介简介静电的危害及特点静电的危害及特点静电的预防与控制及测试、防静电产品的配戴静电的预防与控制及测试、防静电产品的配戴烙铁漏电的检测方法烙铁漏电的检测方法手机生产防静电要点手机生产防静电要点对防静电的要求对防静电的要求2第一章第一章 ESD 简简 介介ESDESD是 “静电放电静电放电”的意思。我们身上和周围就带有很高的静电电压，几百伏、几千伏。特别是在干燥的季节当你脱衣服或用手去触摸金属体时会产生电击感，此时你带静电达几千伏以上。是本世纪中期以来形成的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

2、学科。静电工程学静电工程学系指从十九世纪初到现在形成的以静电学为基础而研究静电危害及其防护和静电应用技术的专门科学。4静电是怎样产生的?物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子而侵入其他的原子B，A原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。(如图所示) 5造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能等)在日常生活

3、中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。 当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电，在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。6固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。为什么气体也会产生静电呢？因为气体也是由分子、原子组成，当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。所以在我们的周围环境甚至我们的身上都会带有不

4、同程度的静电，当静电积累到一定程度时就会发生放电。常见静电产生源地板 ：尤 其 是 塑 料 地 板 或 地 毯椅子 ：木 质、塑 料、或 化 学 材 质衣服 ：尼 龙 及 一 般 布 料工作台面 ：磨 光、油 漆 及 上 蜡其它 ：塑 料 垫、文 件 夹 等 任 何 可 能 产 生 磨 擦 的地 方静电测量主要参数有哪些静电测量主要参数有哪些? ? 其单位是什么？其单位是什么？电荷量电荷量静电的实质是存在剩余电荷。电荷是所有的有关静电现象本质方面的物理量。电位、电场、电流等有关的量都是由于电荷的存在或电荷的移动而产生的物理量。在科研院所、高等院校、检测站和工矿企业等部门经常需要测量物体的电荷量

5、或电荷密度。表示静电电荷量的多少用电量表示，其单位是库仑，由于库仑的单位太大通常用微库或纳库1库仑1000000微库1微库1000000纳库静电电压静电电压测量静电电压的仪表通常分为接触式和非接触式,对于测量有源带电体如静电发生器（高压电源）等的静电电压常用接触式，但由于接触式仪器在与被测物体接触时会使带电物体的静电放电，而使电荷量减少或使带电物体的电容增加，这两个因素都将使物体的静电电位降低，因而测出的结果与物体真实带电情况相差较大，所以这在测量许多物体的静电电压时更常用的方法是用非接触式静电电压表，这种仪表在测量时不与初测物体任何接触，因而对被测量物体的静电影响很小. 电子原件所承受的静电

6、压值器件类型 静电破坏电压(V)肖特基二极管 3003000 双极型晶体管 3807000 石英压电晶体10000 MOS管 200V 从上表可见大部分器件的静电破坏电压都在几百至几千伏，而在干燥的环境中人活动所产生的静电可达几千伏到几万伏。10静电接地标志静电接地标志接地标志111.此产品或区域内为ESD敏感元件做好防护措施。ESD防护的标示2.此产品可提供ESD防护12 第二章第二章静电的危害及特点静电的危害及特点13静电的危害 在二十世纪中期，随着工业生产的高速发展以及高分子材料的迅速推广应用, 一方面，一些电阻率很高的高分子材料如塑料,橡胶等的制品的广泛应用以及现代生产过程的高速化,

7、使得静电能积累到很高的程度, 另一方面，静电敏感材料的生产和使用, 如轻质油品, 火药, 固态电子器件等, 工矿企业部门受静电的危害也越来越突出, 静电危害造成了相当严重的后果和损失。静电曾造成电子工业年损失达上百亿美元，这还不包括潜在的损失。在航天工业，静电放电造成火箭和卫星发射失败，干扰航天飞行器的运行。在石化工业，美国从1960年到1975年由于静电引起的火灾爆炸事故达116起。1969年底在不到一个月的时间内荷兰、挪威、英国三艘20万吨超级油轮洗舱时产生的静电引起相继发生爆炸以后引起了世界科学家对静电防护的关注。我国近年来在石化企业曾发生30多起较大的静电事故, 其中损失达百万元以上的

8、有数起。静电对电子产品的危害形式静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。这三种特性能对电子元件的三种影响：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（潜在损静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产品造成干扰甚至损坏（电磁干扰）。如果元件全部破坏，必能在生产及品管中被察觉而排除，影响较小，如果元件轻微受损，在正常测试下不易发现，在这种情形下，常会因经过多层之加工，甚至已在使用时，才发现破坏，不但检查不易，而且其损失亦难以预测。要耗费多少人力及财

9、力才能清查出所有问题，而且如果在使用时才察觉故障，其损失将可能巨大.15静电对电子产品的损害特点静电对电子产品的损害特点隐蔽性 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。潜在性 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。随机性 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。16复杂性 静

10、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。17 第三章第三章静电的预防与控制静电的预防与控制18静电防护的原理与途径静电防护的原理与途径 有效的静电控制程序的设计与实施仍然是基于以下四个概念：把静电保护设计到元件和产品内 消除产生静电的材料与过程 驱散或中和静电放电 提供

11、对静电放电的物理保护 尽管如此，我们经常遇见的问题显示，我们应该考虑加入第五个概念：。 我们第一个概念是，设计你的元件、产品和装配，使其更合理的避免静电放电(ESD)的作用。可能的话，使用对静电不敏感的元件，或者对你使用的那些静电放电敏感的(ESDS, ESD-sensitive)元件提供适当的输入保护。这里相互矛盾的是，先进的生产技术意味着更小型化和更复杂的几何形状，通常对ESD更为敏感。可是，在产品设计建立越多的ESD控制，其后将发生的问题越少。很明显，产品设计不是完整的答案。你不可以逃避ESD元件和产品，但是可以减少或消除静电放电的产生与积累。首先要从工作环境中尽可能地减少或消除许多静电

12、产生的工序或材料，如普通塑料。因为ESD不会发生在保持相同电势或零电势的材料之间，所以工作环境中的工序或材料应该保持在相同的静电电势。通常，这些导电或驱散材料应该电气连接到相同的公共地，如电气地线。另外，提供地线给静电手环带、地板或工作台表面，安全地减少放电产生与积累。 因为静电的产生是不可能完全消除的，所以我们的第三条原则是，安全地驱散或中和那些要发生的静电放电。适当的接地和导电性或驱散性的材料起主要作用。例如，带静电进入工作环境的工人可通过带静电手环或穿戴ESD控制的工作鞋踏过ESD地板垫来消除自己身上的静电。静电传到地线，而不是对敏感元件放电。 对一些物体，如普通塑料和其它绝缘体，接地不

13、能消除静电放电。通常，利用离子作用来中和这些绝缘材料上的放电。离子作用过程产生正负离子，吸引到放电物体表面，因此有效地中和静电放电。 我们的第四个原则是防止要发生的静电放电接触到敏感元件和装配。一个方法是，对元件和装配提供适当的接地或分流，使任何放电从产品分散开。第二个方法是，在适当的包装材料中包装和运输敏感元件。这些材料可有效地将产品屏蔽开静电，减少由于包装内任何产品移动而产生的静电。 最后，不要去问一个过程是否会产生ESD危害，继而猜测答案，检测一下就可以了。例如，利用场强计检测是否有可能产生ESD危害的静电场的存在。测量是最稳妥的方法。你确认和量化那些真正需要静电保护的区域，允许你集中在

14、那些最为关注的区域。另外，你可以确认那些不会产生ESD危害的区域，节省你作那些不必要保护的花费。这五条原则成为有效的静电控制程序的基础。它们可帮助选择适当的材料和程序，用来有效地控制ESD。在大多数情况下，有效的程序将涉及所有这些概念。在开发控制程序中，确认那些敏感元件、敏感的级别、和那些对其具有ESD危害的操作。然后看看哪个概念将保护到这些元件。最后，选择和实施可完成这个任务的程序和材料的结合使用。22防静电措施防静电措施建防护工作站建防护工作站带防静电环和脚环(在任何有机会直接接触集成电子元件或插有集成电子元件的线路板时.)保持桌面清洁用离子风枪中和静电静电敏感元件在电路板上贴防静电的标记

15、安装具有导电性能的地垫/地砖。焊锡嘴必须经常清洁及接地线. 运送及有效防静电敏感元件运送及有效防静电敏感元件厂内运输厂内运输 把电路板放于周转箱或或可再用的静电屏蔽袋内。把电路板放于周转箱或或可再用的静电屏蔽袋内。厂外运输厂外运输 必须把完成品存放于静电屏蔽袋内。必须把完成品存放于静电屏蔽袋内。23 定期检测所安装的静电防护系统定期检测所安装的静电防护系统 定期测试手脚带的电阻定期测试手脚带的电阻:1:1兆兆。 测试再用屏蔽是否符合规格。测试再用屏蔽是否符合规格。 使用规定的清洁剂清洗防静电工作区桌垫和地垫。使用规定的清洁剂清洗防静电工作区桌垫和地垫。 作静电测试记录，出现问题立刻向静电防护人

16、员报告问作静电测试记录，出现问题立刻向静电防护人员报告问 题并作记录。题并作记录。 要求供应商遵守以上原则。要求供应商遵守以上原则。 其它纺静电措施其它纺静电措施。 避免静电敏感元件及电路板跟塑胶制成品或工具放在一避免静电敏感元件及电路板跟塑胶制成品或工具放在一起。起。 把所有工具及机械接上地线。把所有工具及机械接上地线。 时常遵从公司的电气安全规定和静电防护规定。时常遵从公司的电气安全规定和静电防护规定。 禁止没有带手环或脚环的员工及客人接触静电防护工作禁止没有带手环或脚环的员工及客人接触静电防护工作站站。24ESDESD防护防护设备、作业环境静电电荷消除设备、作业环境静电电荷消除正正确确

17、E ES SD D 防防护护 不不正正确确 E ES SD D 防防护护 接地线确实连接在物品架上 接地线仅在物品架上，没有确实连接 25工作台：在工作台面上加导电桌垫，且桌面接地。 正正确确ESD防防护护 工作台要放置抗静电桌垫且接地 26搬运、包装及储存所有静电敏感产品均需以抗静电或导电材质之容器盛装正正确确的的 ESD 防防护护 不不正正确确的的 ESD 防防护护 抗静电盘上直接放置产品 抗静电盘上摆放纸张造成绝缘 27人体静电预防措施 人体是最普遍存在的静电危害源。对于静电来说，人体是导体，所以可以对人体采取接地的措施:使用防静电地面/ 防静电鞋/ 袜（静电从脚导到大地） 通过防静电性

18、地面、地垫、地毯，工作人员穿上防静电鞋袜，形成组合接地。佩戴防静电腕带并接地（静电从手导到大地）通过手用以泄放人体的静电。它由防静电松紧带、活动按扣、弹簧软线保护电阻及插头或夹头组成。松紧带的内层用防静电纱线编织，外层用普通纱线编织。上述两项措施都是实用而有效的，应视不同的场合选择使用28防静电工作服：所用的防静电织物其摩擦带电量应小于7微库仑/m2，织物摩擦后吸附时间为零，要求表面电阻不大于109的永久型防静电织物。防静电手腕环：对操作者提供一个接地的保护通道，这个通道是有一个1M的保护电阻，保证人体上的电荷泄放，使得电荷不会积累。防静电鞋：鞋底的电阻值应选用106108为宜，它和防静电地垫

19、配合使用，能起到迅速泄放人体电阻的作用。（人员穿防静电鞋后的合格电阻是105108之间。） 静电防护装备选择29防静电环的原理介绍防静电环的原理介绍 防静电环分为防静电环分为有绳防静电环有绳防静电环和和无绳防静电环；无绳防静电环；两者的区别：有绳防静电环接大地，无绳防静电两者的区别：有绳防静电环接大地，无绳防静电环接摸拟地。环接摸拟地。有绳静电环的工作原理及特点：有绳静电环的工作原理及特点：金属导体 手触摸产品产生的电荷入手触摸产品产生的电荷入手手 金属模块（电金属模块（电阻）阻）导电绳导电绳 大地。大地。 特点：特点： 因接大地，防静电性能好。因接大地，防静电性能好。 因带导电绳，对移动工因

20、带导电绳，对移动工作位操作不便作位操作不便。 30 无绳静电环的工作原理及特点：结构：结构： 人手手碗带上的金属模块电阻电子橡胶A人手：带电荷B手腕带上的金属模块：此入手上电荷C电阻：消除瞬间高电压和电荷消耗D电子橡胶：静电聚集区，静电荷经人手 金属模块 电阻进入电子橡胶。电子橡胶由特殊电子材料构成，电荷容量大。（为了达到电子的平衡，即人手对电子橡胶的电压为0，则电荷就从人手流向电子橡胶。电荷容量大，指电子橡胶材料原子与原子之间比较疏松，相互间力小，外静电荷很容易被“挤进来”。） 其特点：A：使用方便B：电子橡胶的电荷容量没大地的电荷容量大，比大地容易达到电荷饱和 31防静电手腕带的测试原理防

21、静电手腕带的测试原理测试仪器：防静电带测试仪。防静电带测试仪测试的数据是阻抗（欧）而不是电量（库仓）。 测试的两个点：一个点是人手，另一个点是地。、必须有两个点才能形成回路测试。测试的正常范围：1061012 理想范围：106109参数范围的选择依据：要使防静电环即有防静电作用，又要防止静电对人体的伤害。 32注意事项注意事项：1. 腕带应用专门的带插座的接地线与地连结，不能夹在桌面或桌边的金属体上，因为这些金属体对地的电阻可能很大。2. 腕带扣得不紧造成人体皮肤与腕带的接触电阻变大,有些腕带的电阻就是带子本身的，当带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。3. 要经常检查腕

22、带的电阻静电环接大地的原因接大地的原因： 是为了达到电压平衡，电荷就从人手不断流入到大地，使大地到人手的电压为OV，但大地的容量大，要达到电荷平衡，则人手电荷就几乎源源不断流入大地。电压：可理解为电荷压力（吸力或斥力）：因同种电荷相斥，人手电荷多，就将电荷推斥到大地，使电荷间力趋于平衡。）33 防静电鞋在穿用时应有防静电袜/鞋垫，并在防静电地面上工作才能使人体所带的静电导到大地，任何一部分电阻过大或断开都会使人体带上危害的静电。所以在重要的部门应有人体电阻测试仪随时检测人体所穿的鞋/袜/鞋垫及与人体的总电阻是否能起到泄漏静电的要求。防静电鞋使用注意要点防静电鞋使用注意要点34静电防护的常见措施

23、静电防护的常见措施 为了防止静电放电损坏手机或BP机芯片，工作台上要铺有导电性橡胶板，导电电阻可在数千欧平方厘米，导电橡胶板要有可靠的地线。以保证良好的接地。短时间工作时；可先触摸地线放掉身上的累积电荷后再去接触设备，若长时间工作时最好带上放电手环。放 电手环像一条手表表带，另加一条接地导线，导线串接一个约200k欧姆的电阻、这只电阻的作用是为防备万一触电，可保护工作人员不会受伤，身上静电的放电也会慢些。 另一种容易损坏集成电路的是仪表、电烙铁、示波器、频率计的及频谱仪等以市电为电源的设备，因漏电使机壳带电在焊接或测试时击穿子器件是极常见的现象，为了避免这种故障的发生，在工作之前，必须检查设备

24、的漏电情况，另外所有设备都要有良好的接地， 使各设备间没有电位差，这样既可避免漏电，也可防止测试时出现干扰从而影响准确性。35防静电手环及脚环的正确配戴防静电手环及脚环的正确配戴 静电带手箍的金属部分，应紧贴皮肤。静电带之接头应插在静电插座上或夹在地线上。脚环导电绳必须与皮肤紧贴，且脚环必须与地面有很好的接触。正正确确的的 ESD 防防护护 不不正正确确的的 ESD 防防护护 静电环金属导体确实接触人体皮肤 静电环金属导体未接触人体皮肤 36人员ESD防护配置正正确确的的ESD防防护护 不不正正确确的的ESD防防护护 静电接地夹要确实夹在金属导线上 静电接地夹夹在绝缘体上 （接地线绝缘层） 3

25、7设备静电预防关键要做好两点设备静电预防关键要做好两点：1、设备必须良好充分接地2、做好设备点检工作。38第四章第四章烙铁漏电的检测方法39烙铁漏电的检测方法检测是的注意事项：1、首先把万用表调到交流档的200V档位2、再把万用表的黑表笔方在零线上，红表笔放在烙铁头上，所测的数在1V以内为正常。40（六）手机防静电要点（六）手机防静电要点41手机在制造中防静电的重要性手机在整个生命周期内都处在一个充满静电的环境之中，如果抗静电释放(ESD)设计不好，则可能导致手机在使用过程中发生锁死、复位、数据丢失和不可靠等现象。ESD破坏大多数明显的影响是器件失效，从手指或其它导体上突然的静电释放能够破坏静

26、电敏感器件或者微电路。处于静电释放危险中的电子器件可能完全不受影响，或产生了损伤但并不能立即被察觉，但是由于中间阶层品质降低，其预期寿命可能降低，这就是一个潜在的设备操作故障。ESD事件导致器件品质降低，在持续使用时引起失效。ESD的破坏可以是累积性的，导致受损器件功能时好时坏，而且这类故障具有一定的隐蔽性 42 手机防静电要点（1）1、设备静电的预防烙铁焊台的接地与点检各种治、夹具的及时清理及电菏导走综合测试、天线测试仪器的接地及点检打印及电脑设备的接地及点检定期检验工厂地板防静电要求是否达到国家标准2、人体静电的预防人体静电的预防穿防静电衣服及及时清洗（一月一次）防静电鞋、袜的正确穿戴及定

27、期清洗防静电手环的正确佩戴及每日点检不穿毛线衣、化纤类等电荷聚集较多的服装进入车间及仓库43手机防静电要点（2）3、环境静电的预防、环境静电的预防车间、仓库空气湿度点检及控制工作台面保持清洁，2小时清理一次，以免电荷堆积（特别强调修理位及焊接位）4、包装静电的预防、包装静电的预防包装材料(包括来料包装、周转料包装、成品包装）的选择符合产品防静电等级的要求包装台面的清洁44 手机防静电要点（3）5、设计时就应考虑预防静电、设计时就应考虑预防静电可能的话，尽量使用对静电不敏感的元件，或者对你使用的那些静电放电敏感的(ESDS, ESD-sensitive)元件提供适当的输入保护。手机系统静电模拟测

28、试及静电DFMEAEMI导电油的选择及应用静电中试是手机设计过程中不可或缺的一个环节6、对其它任何可疑环节及地点进行静电检测并视对其它任何可疑环节及地点进行静电检测并视情况采取相应措施加以预防情况采取相应措施加以预防45 手机防静电要点（4）1. ESD控制的基本原则： a 认识到所有的电子组件和装配件都对于ESD破坏敏感； b 在没有适当接地情况下避免触摸敏感组件和装配件； c 在搬运电子原件时,必须用防静电盒装.2. 设计保护 保护微电子电路组件的主要有效手段是在器件制造时建立保护回路。设计保护回路要在三个要素之间综合考虑器件的主要功能、器件制造制约(例如屏蔽水平和材料特性)和器件的位置(

29、ESD控制)。保护电路对于ESD瞬间的反应必须比被保护的器件迅速。虽然典型的器件保护可以通过设计回路获得，然而没有器件制造商能够完全消除ESD破坏问题，因此，还需要附加的保护措施。 46电子技术的发展趋势是电子设备速度将越来越高，在一些情况下速度和其它的功能标准可能制约保护措施的使用。使用这些受限制的保护措施，需要器件制造商和使用者之间尽早协调，以便在电路封装和系统上建立保护，同时预先安排特别的处理技术。由于标准的控制程序不够充分以及不允许一些自动安装技术，这样的要求对于静电敏感器件极为关键。电路封装保护技术包括采用适当的遮蔽保护膜、特殊连接设计。完整的系统使设计也必须考虑ESD引起的临时性干

30、扰，解决措施可以采用屏蔽，并且电路板的设计布置需要考虑到典型的噪声抑制技术。 47七、公司防静电管理的七、公司防静电管理的相关要求与规定相关要求与规定48七常用防静电产品的表面电阻数据 1）防静电PVC帘子：1000100000兆欧2）导电PVC帘子：10000100000欧3 防静电服，帽：1100兆欧。4）导电鞋（作业者在行走时可产生3000V电压：1000100000欧。5）防静电手套：0.11000兆欧。6）手腕带，脚腕带：1兆欧7）导电性海绵：1000100000欧8) 网格式防静电袋：（1）内侧：10000100000兆欧，（2）外侧：100010000欧。5000V衰减时间为0.

31、05秒。9）导电性静电袋（气泡袋）：100010000欧。5000V衰减时间为0.01秒。4910）屏蔽袋：（1）外侧电阻：10000100000兆欧，（2）中侧：100欧，（3）内侧：1000001000000欧11）抗静电袋：1000100000欧12）防静电周转箱：采用永久性防静电PP料注塑而成。11000兆欧，导电性周转箱：10000100000欧。隔板：10000100000欧。13） 防静电元件盒：导电10000100000欧。14） 导电零件柜：1000100000欧。15） 防静电托盘：10000100000欧。16） PCB板存放架：小于1兆欧。17） 防静电周转车：0.11