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ESDBasicKnowledg静电放电 ESD 基础知识 制作者 周威 Soaring 培训内容 静电的概念 ESD的概念 ESD的危害 ESD的防护 常用防静电用品 静电的概念 静电就是静止的电荷 就是物体表面有多余的电荷 正电荷或负电荷 存在 以下三种方式都会令静电产生 1 摩擦2 相接触的两物体相互分开3 静电感应产生静电 Soaring 闪电冬天在地毯上行走及接触把手时的触电感在冬天穿毛衣时所产生的噼啪声 日常生活可以感觉得到的静电现象 这些对我们平常生活没有很大影响 但它对电子元件及电子线路板有很大的冲击 Soaring 带有静电的物体靠近或接触另一物体 只要它们之间存在电势差 就会发生静电荷传递 这种静电荷传递过程我们称之为静电泄放 当这种静电荷传递的过程强度足够大 大到可以损坏我们的产品 我们就称之为ESD事件 ESD就是静电泄放 ElectronicStaticDischarge 什么是ESD Soaring 静电敏感器件 SSD Static SensitiveDevice 日常操作 试验和运输中容易遭受静电场或静电放电所损害的分立器件 集成电器或组件 注 损害包括器件性能的任何降低或不正常 Soaring 人体对大于3000V的静电才有感觉 但是 PCB PCC电路板 磁头 梳头发 撕胶带 走路 撕贴胶带会产生很高的静电 由于胶带是绝缘材料 产生的静电可以保留较长时间 不是生产工艺必须的胶带必须从工作台上拿走 严禁使用胶带来固定物体或电气维修 Soaring 看到8000V 听到5000V 感觉到3000V 电子元件受损100 500V 部分元件对静电的敏感程度 对ESD我们要有概念性认识 Soaring IGBT是由一个MOS和一个npnp四层结构集成的器件MOS是静电敏感器件 IGBT 1类 0V 1999V 2类 2000V 3999V 3类 4000V 15999V N类 16000V以上 非静电敏感元器件 国家军用标准电子产品防静电放电控制大纲的分级 Soaring 了解 ESD如何损害我们的产品 大量的静电荷在存在电势差的物体 人或机器 与产品之间快速传递 短时间内产生很大的电流 远远超过产品可以承受的电流 重则损毁电路 造成产品不能使用 轻则使电路过热受到损伤 影响产品的寿命和可靠性 Soaring 半导体的损坏形式有两种 1 灾难性损坏 器件不能操作 约占受静电破坏的原件的10 2 潜在性损坏 器件可以操作但性能不稳定 维修次数因而增加 约占受静电破坏原件的90 静电的破坏 Soaring 静电对元器件的损伤程度 对P N结造成软击穿 产品可靠性下降 Soaring 静电对元器件的损伤程度 芯片内单晶硅金属镀膜击穿产品废品率上升 Soaring 静电对元器件的损伤程度 芯片内引线击穿使产品废品率上升 Soaring 决定静电产生多少的因素 决定静电产生多少的因素主要有 1材料的导电性能 导电材料和静电消耗材料产生比较少的静电 绝缘材料产生很多的静电 2环境相对湿度对静电的产生有很大的影响 相对湿度大 空气潮湿 静电产生就少 ESD的问题就少 反之 相对湿度小ESD的问题就多 3ESD地板 ESD安全的鞋 包括太空服 及腕带的使用对于降低人体产生的静电也是非常有效的 另外在地板上走动比不走动产生更多的静电 Soaring 降低成本提高产品质量客户满意增加利润 ESD防护的好处 Soaring Threefundamentalprinciples三个基本的控制原理 Ground Bondallconductors 为所有导体进行接地处理 注意 人也是导体 ControlChargesonNonconductors 控制容易产生较多静电绝缘材料 Useprotectivepackagingfortransitandstorage 在产品运输和存贮过程中使用ESD防护包装 ESD控制 Man 人 Machine 机 Material 料 Method 法 Environment 环 Man 人 手腕带 ESD鞋 ESD椅子 衣服 Machine 机 接地 控制静电电流 消除 屏蔽电磁干扰和交流电场 Material 材料 使用导体材料 尽量使用静电消耗材料 使用ESD地板 ESD桌垫 不用或尽量少用绝缘材料 Method 方法 预防 创建ESD安全的环境 保护 保护对ESD敏感的产品或零部件 避免金属小电阻接触 屏蔽 对非ESD安全的物品进行法拉第或距离屏蔽 消除 通过接地 离子化消除产生的静电 Environment 环境 温度 湿度控制 局部使用离子风机 员工ESD培训 管理 如何控制ESD Soaring 1 接地2 静电屏蔽3 离子中和 防静电的三种基本方法 Soaring Soaring 接地就是将静电通过一条线的连接放入大地 接地是防静电中最直接最有效的方法 ESD接地 Soaring 静电敏感元件在储存或运输过程中会暴露于有静电的区域中 用静电屏蔽的方法可削弱外界静电对电子元件的影响 最通常的方法是用静电屏蔽袋作为保护 静电屏蔽 Soaring 绝缘体往往是易产生静电的 对绝缘体静电的消除 用接地方法是无效的 通常采用的方法是离子中和 即在工作环境中使用离子风机 离子气枪 离子中和 工厂中ESD控制应该做到 1 在ESD安全的工位处理对ESD敏感产品 2 在处理ESD敏感产品之前应释放身体所带的静电 戴上腕带 防静电手套 3 对所有金属设备和工具进行接地处理 Soaring 让ESD敏感产品与绝缘材料最少保持12英寸 约30公分 的距离 如果对产品进行了保护如 产品放在ESD包内 放在盖上盖子的ESD安全物料盒内 如果对绝缘材料进行了屏蔽或使用了离子风机 ESD敏感产品与绝缘材料之间不受这个距离的限制 5 总是保持工作区域干净整洁 拿走不必要的物料 特别是拿走不是生产必需的普通塑料制品 纸制品及个人物品 Soaring 6 对ESD敏感产品可能接触的设备部件 测量设备接地 确保牢固有效安全7 不要用金属物体去接触对ESD敏感产品的暴露的输入电路 减少对ESD敏感产品不必要的接触 8 服从ESD敏感区域 ESD安全纪律要求9 调试时也要保护对静电敏感的元器件 非要用手去接触静电敏感的产品时应释放掉手上的静电 Soaring 避免金属联接的方法 设计工具 使暴露的电路不能接触工具的金属表面在工具的表面使用ESD消耗材料 ESD垫子等 暴露的电路 不好 好 好 Soaring 工作台面 每班应在吃饭前和下班前进行两次工位 工作台面和夹具 清洁 每次必须清洁干净 从工位上拿走不是生产必须的绝缘材料 Soaring Soaring 常用的防静电用品 佩带时应紧贴皮肤 腕带 1 个人防静电用品 可靠接地 防静电手套 采用特种防静电绦纶布制作 基材由绦纶和导电纤维组成 导电纤维间距为4mm 手套具有极好的弹性和防静电性能表面电阻10 6 10 9 静电衰减时间100次 B级 50 防静电脚环 确保接地脚环能持续与地垫接触 双脚都须穿带 防静电服 在化纤织物中加入导电纤维制成的防静电服 其防静电是基于电荷的泄漏与中和两种机理 当接地时 织物上的静电除因导电纤维的电晕放电被中和之外 还可经由导电纤维向大地泄放 不接地时则借助于导电纤维微弱的电晕放电而消电 防静电服应坚持干净 坚持防静电性能 使用后用软毛刷 软布蘸中性洗涤剂洗擦 洗涤时不要与其他衣物混洗 采用手洗或洗衣机柔洗程序 以免导电纤维断裂 穿用一段时光后 应对防静电服进行检验 若静电性能不符合尺度要求 则不能再以防静电服使用 应无破损 扣紧 无线防静电手环 原理 由于区内置有离子交换剂 可轻易提供等量异性电荷去中和静电电荷 故可达成静电泄放的效果 另于本机外部设有一只螺丝 与内部导体回路联结 螺丝作用 1 可作为因人员不当碰触高静电源 瞬间导入大量静电荷 在离子中和来不及完成时 可由螺丝外界空气水分子提供离子中和2 可利用此螺丝做电位归零功能 只需将螺丝碰触接地即可 3 可作为回路检测端子之用 1 充分接触皮肤2 接扣须按紧3 不能用力拉扯腕带4 定期检查阻值是否正常 常用的防静电用品 2 防静电表面产品 防静电地板 Soaring 防静