ESD基础知识 (3)课件

ESD基础知识讲解讲师：Lvjiang2012/12/191/191234目录56789引言静电的产生及特点静电的危害静电测量电子产品制造中防静电技术指标要求静电的相关标准静电相关常识静电防护附加2/19

在干燥的冬季，你是否有过被电击的感觉？人体感觉电击时，身上静电电压已超过2000V；看到放电火花时，身上静电电压已高达5000V；听到放电声音时，身上静电电压已高达8000V。但现代许多高速超大规模集成电路碰到仅几十伏或更低的静电就会遭到损坏。也就是说当你接触这些电路时，你既没有感觉到又没有看到更没有听到静电放电时，这块电路就已部分损伤或完全损坏，但是你可能还在找其硬件或软件的原因。静电已成为现代高科技的危险因素之一。

ESD解释

ESD即英文：Electro-StaticDischarge的缩写，即“静电放电”的意思。ESD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的日趋复杂，对静电放电引起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。一引言3/19感应静电起电：

感应:带有静电的物体在电场的作用下使另一個物体也带有静电,示意图如下:——++

——++——++++++++++++++电场注：静电感应只对导体和半导体才有作用。带电体对不带电体的感应起电，实例图：5/19静电的基本物理特性：高电位、低电量、小电流、作用时间短、复现性差、瞬间现象多、受湿度影响大、吸引或排斥、与大地有电位差、会产生放电电流。湿度对静电压的影响产生源湿度（10～20%RH）湿度（65～90%RH）地毯上行走35000V1500V帆布上行走12000V250V工作台面上工作6000V100V从塑料管中取出DIP2000V200V拿起一只塑料袋20000V1200V布套椅上工作18000V1500V注：本表节自美国国防部手册263.1980例如：6/19静电按起电方式分类：①接触摩擦分离起电②静电感应起电③电磁感应起电④射线电离空气起电⑤物质三态变化起电⑥分子分裂起电⑦极化起电⑧场致发射起电各类起电详细解释静电按电荷性质分类：可分为单极性电荷、双极性电荷、正电荷、负电荷为压电极化。

7/19静电放电引起的组件击穿损害是电子工业中最普遍﹑最严重的静电危害,它分硬击穿和软击穿.硬击穿是一次性造成元器件介质击穿﹑烧毁或永久性失效；软击穿则是造成器件的性能劣化或参数指标下降.磨擦起电和人体静电是电子﹑微电子工业中的两大危害源，但产生静电并非危害所在，危害在于静电积累及由此产生的静电电荷放电；带电的物体，在其周围形成静电场，会产生力学效应，放电效应和静电感应效应。一些详细信息：正常状况下，人体内可蓄积超过20，000V的静电电压。当人体给电子流动提供一条导电路径时，蓄积在体内的电荷就会冲出体外，向离用户最近的金属物体流去，结果发生短促而刺痛的放电，但这一般对人体没有危害。然而，对于从事电子方面的专业技术人员来说，问题可就不一般了。电子方面的人员在处理或替换电路板、集成电路块，需频繁地接触各种元器件，而半导体设备对于来自静电的刺激极其敏感，元器件的损坏只是在一瞬间。

对于静电释放最为敏感的元件是以金属氧化物半导体(MOS)为主的集成电路。PC中的门阵CMOS芯片能够承受静电冲击电压为200V，DRAM、EPROM芯片为300V，TTL芯片为1000V。对静电敏感的产品，如半导体分立器件、集成电路、厚薄膜电路及电阻器、电容器、压电晶体管等，尤其是前三种电子敏感器件，它们可谓是电子设备的“心脏”。

9/19静电损害的实例图：芯片内部被静电击穿静电高压击穿芯片静电对人体的伤害静电ESD电流导致电路熔断

严重后果静电击穿在不经意间将昂贵电子器件击穿，造成电子工业年损失达上百亿美元

对P/N结造成软击穿芯片内单晶硅金属镀模击穿芯片内引线击穿10/19静电放电损害：静电放电产生电磁脉冲，可使智能电子设备产生误动作；当具有强能量脉冲时,可使静电敏感器件直接被破坏，下面就以此对计算机信号的影响做简单解释。静电放电时产生的电磁脉冲信号：1100计算机正常工作是电平信号：受干扰后计算机产生反转信号：尖脉冲11/19

消除静电的措施，可用物理或化学的方法：一般可归结为一靠“地”；二靠“器”（装消除器）；三靠“剂”（加抗静电剂）；四靠“屏蔽”。

各类防护方法详解

静电防护，基本做法是设法减小带电物的电压，达到设计要求的安全值以内。即要求下式中的电荷（Q）与电阻（R）要小，静电容量（C）要大。

U=IR与Q=CU

当然电阻值也不是越低越好，特别是在大面积场所的防静电区域内必须考虑漏电等安全措施之后再进行材料的选取。五静电防护具体静电防护方法：（1）使用防静电材料（2）泄漏与接地（3）导体带静电消除方法（4）非导体带静电的消除方法（5）工艺控制方法13/191、生产过程中静电防护主要措施为静电泄露、耗散、中和、增湿、屏蔽与接地。2、人体静电防护系统主要有防静电手腕带、脚腕带、工作服、鞋袜、帽、手套或指套等组成，具有静电泄露，中和与屏蔽等功能。生产制造中主要的两种防护方法：主要的防静电器材及设备仪器：在生产制造车间里，主要运用到的防静电器材、设备仪器有：防静电地板、地垫复合胶板；防静电腕带、手套、衣服、鞋；防静电包装袋、海绵箱盒等。基本性能与使用GB12158-90规定，总泄漏电阻不应小于1M欧姆14/19(1)防静电地极接地电阻＜10Ω。

(2)地面或地垫：点对点电阻值104～1010Ω；系统电阻104～109Ω;摩擦电压＜100V。

(3)墙壁：表面电阻值105～1010Ω。

(4)工作台面垫：点对点电阻值105～109Ω；系统电阻105～109Ω；摩擦电压＜100V。

(5)座椅和运转车表面：点对点电阻值105～1010Ω；系统电阻105～109Ω。

(6)工作服：点对点电阻值105～1010Ω；电荷量＜0.6μC。(7)帽、手套、指套：点对点电阻105～1010Ω。

(8)工作鞋（鞋底）：静电耗散型（体积电阻105～109Ω）；导静电型（体积电阻＜105）六电子产品制造中防静电技术指标要求15/19

近几年来，电子产品防静电标准工作已有一定的进展。航天系统、电子产品工艺标委会、全国无线电干扰标委会都相继组织人员制定标准。现已发布的标准有：GB12059-89《电子工业用合成纤维防静电网性能及试验方法》、GB／T13926.2—92《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性

静电放电要求》，SJ20154-92《信息技术设备静电放电敏感度试验》、QJ1875—90《静电测试方法》、QJ1693—89《电子元器件防静电要求》、QJ1950-90《防静电操作系统技术要求》、SJ10694Y2006《电子产品制造防静电系统测试方法》、SJ-T10533-94《电子设备制造防静电技术要求》、GB/T17626.2《电磁兼容试验和测试技术静电放电抗扰度试验》等。七静电的相关标准17/19人走过化纤的地毯静电大约是35000伏脱衣静电高达5000伏梳头静电高达2000伏翻阅塑料说明书大约7000伏八静电相关常识静电相关的生活常识：静电防护中的一些相关符号：ESD敏感符号ESD防护符号军标MIL-STD-129H制定的符号防静电工作区域符号18/19现以人体为例，计算人体的带电情况。当人们穿着化纤织物时，人体运动的充电电流约为106～107A，总的充电电荷约（0.1～5）×106库仑。人体的静电放电模型可用电阻和电容的串联来模拟。设人体电阻R=500Ω，人体电容C=300pF，人体带静电电压U=10kV，则静电所含能量为：W=1/2（CU2）≈

17J，尽管静电电压高达10kV，能量仅为17J，对人体没有伤害，但当人手去触