ESD静电防护PPT课件

1、ESD静电防护 静电静电袭击千 万不可小觑 ESD静电防护 ESD的意思是“静电释放”的意思，它是英文：Electro-Static discharge 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、危害及静电防护等的学科。 因此，国际上习惯将用于静电防护的器材统称为“ESD”，中文名称为静电阻抗器。 冬季需小心静电伤身 ESD静电防护 一一.ESD知识介绍知识介绍 静电是一种客观的自然现象，产生的方式多种，如接触、摩擦等。静电的特点是高 电压、低电量、小电流和作用时间短的特点。 人体自身的动作或与其他物体的接触，分离，摩擦或感应等因素，可以产生几千伏甚至上

2、万伏的静电。 静电在多个领域造成严重危害。摩擦起电和人体静电是电子工业中的两大危害。 持续干燥 小心静电发威 太夸张 了 吧？。 ESD静电防护 生产过程中静电防护的主要措施为静电泄露、耗 散、中和、增湿，屏蔽与接地。 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 思考：生产 防护工具有 哪些呢？ 人体平常所感应的静电电压在2-4KV以上，通常是由 于人体的轻微动作或与绝缘物的磨擦而引起的。也就 是说，倘若我们日常生活中所带的静电电位与IC接触， 那么几乎所有的IC都将被破坏，这种危险存在于任何 没有采取静电防护措施的工作环

3、境中。静电对IC的破 坏不仅体现在电子元器件的制造工序当中，而且在IC 的组装、远输等过程中都会对IC产生破坏。 ESD静电防护 防护工具 ESD静电防护 静电的防护 1.接地 接地就是直接将静电过一条线的连接泄放到大地，这是防静电措施 中最直接最有效的，对于导体通常用接地的方法，如人工带防静电手腕 带及工作台面接地等。 接地通过以下方法实施： 人体通过手腕带接地。 人体通过防静电鞋（或鞋带）和防静电地板接地。 工作台面接地。 测试仪器，工具夹，烙铁接地。 防静电地板，地垫接地。 防静电周转车，箱，架尽可能接地。 防静电椅接地。 2.静电屏蔽 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

4、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 用静电屏蔽袋和防静电周转箱作为保护。另外防静电衣对人体的衣服 具有一定的屏蔽作用。 ESD静电防护 3.离子中和 A.防静电仪表 手腕带/脚带/防静电鞋综合检测仪用途：用于检测手腕带，脚 带，防静电鞋是否符合要求。 测试脚带 及防静电鞋时，需增加一块金属板及仪表连接的导线。 除静电离子风机检测仪用途：定期对离子风机平衡度和衰减 时间进行检测及校验以确保离子风机工作在安全的指标范围。 静电场探测仪用途：测量静电场以反映静电的存在，以电压 形式读数，用来测试环境的静电强度。一般受环境影响和静电瞬间 特性，很难真实反映实际情况。

5、静电屏蔽袋测试仪用途：用于检测静电屏蔽袋的屏蔽效果。 表面电阻测量仪用途：用于测量材料表面电阻，体积电阻。 B.接地类防静电产品 防静电手腕带：广泛用于各种操作工位，手腕带种类很多， 建议一般采用配有1兆欧姆电阻的手腕带，线长应留有一定余量。 ESD静电防护 防静电手表：需要其它防静电措施的补救（如：增设离子风机， 戴防静电脚跟带等）才能取得较好的防静电效果。建议不要大量采 用佩带防静电手表的方式。 防静电脚带/防静电鞋：厂房使用防静电地面后，应配戴防静电 鞋带或穿防静电鞋，建议车间以穿防静电鞋为主，可降低灰尘的引 入。操作人员工再结合配带防静电手腕带效果将会更佳。 防静电台垫：用于各工作台表

6、面的铺设，各台垫串上1兆欧电阻 后与防静电地可靠连接。 防静电地板： 防静电地板分为：PVC地板、聚胺脂地板、活动地板。 防静电蜡和防静电油漆：防静电蜡可用于各种地板表面增加防静 电功能及使地板更加明亮干净 防静电油漆可用于各种地板表面，也可涂于各种货架，周转箱等 容器上。 ESD静电防护 静电的危害危害 静电在我们的日常生活中可以说是无处不 在，我们的身上和周围就带有很高的静电电压， 几千伏甚至几万伏。 平时可能体会不到，人走过化纤的地毯静 电大约是35000伏，翻阅塑料说明书大约 7000伏，对于一些敏感仪器来讲，这个电压 可能会是致命的危害。 ESD静电防护 静电学主要研究静电应用技术，

7、如静电除尘、静电复印、静电生 物效应等。 更主要的是静电防护技术，如电子工业、石油工业、兵器工业、纺织工业、 橡胶工业以及兴航与军事领域的静电危害，寻求减少静电造成的损失 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，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，已经成为一个迫 切需要解决的问题。 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, 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另一方面，静电敏感材料的生产和使用, 如轻质油品如轻质油品, 火药火药, 固态电子器件等固

8、态电子器件等, 工矿企业部门受静电的危害也越来越突出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静电危害造成了相当严重的后果和损 失。失。 它可以在不经意间将昂贵的电子器件击穿，造成电子工业年损失达上百亿美元。它可以在不经意间将昂贵的电子器件击穿，造成电子工业年损失达上百亿美元。 在兴航工业，静电放电造成火箭和卫星发射失败，干扰兴航飞行器的运行在兴航工业，静电放电造成火箭和卫星发射失败，干扰兴航飞行器的运行 ESD静电防护 静电的产生 摩擦：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产 生静电，而产生静电的最通方法，就是摩擦生电。材料的绝缘性越好，越 容易

9、是使用摩擦生电。另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也 能产生静电。 感应：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如将其置于 一电场中，由于同性相斥，异性相吸，正负离子就会转移。 传导：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物 体接触，将发生电荷转移。 静电对电子工业的影响 集成电路元器件的线路缩小，耐压降低，线路面积减小，使 得器件耐静电冲击能力的减弱，静电电场（Static Electric Field） 和静电电流（ESDcurrent）成为这些高密度元器件的致命杀手。 同时大量的塑料制品等高绝缘材料的普遍应用，导致产生静电的 机会大增。日常生活中如走动，空

10、气流动，搬运等都能产生静电。 人们一般认为只有CMOS类的晶片才对静电敏感，实际上，集成 度高的元器件电路都很敏感。 ESD静电防护 A静电对电子元件的影响 静电吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响产品的功能与寿命。 因电场或电流破坏元件的绝缘或导体，使元件不能工作（完全破坏）。 因瞬间的电场或电流产生的热，元件受伤，仍能工作，寿命受损。 B、静电损伤的特点： 隐蔽性人体不能直接感知静电，除非发生静电放电，但发生静电放电， 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2-3KV。 潜伏性有些电子元器件受到静电损伤后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，而且

11、增加了器件对静电的敏感性。 已产生的问题并无任何方法可治愈。 随机性电子元件什么情况下会遭受到静电破坏呢？可以这么说，从一个元 件生产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 生也具有随机性。由于静电的产生和放电都是瞬间发生的，及难预测和防护。 复杂性静电放电损伤分板工作，因电子产品的精细，微小的结构特点而费 时、费事、费钱，要求较复杂的技术往往需要使用扫描电镜等精密仪器，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它失效，这是对静电放电损害未充分认识之前，常常归 咎于早期失效或情况不明的失效 ，从而不自觉的掩盖了失效的真正原

12、因。 ESD静电防护 静电对电子产品损害的特点 (1). 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。 (2). 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。 (3). 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。 (4).复杂性 静电放电损伤的失效分析工

13、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。 ESD静电防护 二二.什么是什么是ESD？ 简言之，ESD就是电荷的快速中和，电子工业每年花在这上面的费 用有数十亿美元之多。我们知道所有的物质都由原子构成，原子中有电 子和质子。当物质获得或失去电子时，它将失去电平衡而变成带负电或 正电，

14、正电荷或负电荷在材料表面上积累就会使物体带上静电。电荷积 累通常因材料互相接触分离而产生，也可由摩擦引起，称为摩擦起电。 有许多因素会影响电荷的积累，包括接 触压力、摩擦系数和分离速度等。 静电电荷会不断积累，直到造成电荷产生 的作用停止、电荷被泄放或者达到足够的 强度可以击穿周围物质为止。电介质被击 穿后，静电电荷会很快得到平衡，这种电 荷的快速中和就称为静电放电。由于在 很小的电阻上快速泄放电压，泄放电流会 很大，可能超过20安培，如果这种放电通 过集成电路或其他静电敏感元件进行，这 么大的电流将对设计为仅导通微安或毫安 级电流的电路造成严重损害 干燥的冬天，静电无处不在干燥的冬天，静电无

15、处不在 ESD静电防护 有多种模型可以用来表述器件如何受到损害，如人体人体 模型模型(HBM)、机器模型(MM)、带电器件模型带电器件模型(CDM) 以及电场对器件的影响电场对器件的影响等。对于自动装配设备而言，主要 考虑后三种损坏模型(模式)，我们在下面分别进行讨论。 机器模型机器模型/模式模式 自动装配设备使用导轨、传动带、滑道、元件运送器 和其他装置来移动器件使之按工艺要求的方向运动，如果设备设计不当，传动 带和运送系统上可能会积累大量电荷，这些电荷将在工艺过程中通过器件泄放。 设备部件通过器件放电就称为机器模型/模式。 带电器件模型带电器件模型/模式模式 如果一个器件因某种原因累积了电

16、荷并与一个 带电少的表面相接触，电荷就会通过器件上的导电部分泄放。当器件向其 他材料放电时，就称为带电器件模式，用带电器件模型表示。 ESD静电防护 电场影响电场影响 电场感应会在IC阻性线路间产生电位差，引起绝缘 体介质击穿。造成失效的另一个原因是器件上的电荷在电场中会被 极化，从而产生电位差并向异性电荷放电，形成双重放电或中和。 在ESD控制中使用了具有不同电阻特性的材料，这些材料用在自动 装配设备中可以获得理想的效果。描述材料电阻特性通常用表面电 阻率或体电阻率。 表面电阻率 简单地说表面电阻率就是同一表面上两电极之间所测 得的电阻值，将电极形状和电阻值结合在一起通过计算可得到单位面积

17、的电阻值。现在市面上可以买得到读数为单位面积电阻值的测量仪。 体电阻率 体电阻率是通过材料厚度的电阻值，单位是cm。 ESD静电防护 三三. .常见概念及应用常见概念及应用 导电材料导电材料 导电材料指表面电阻率和体电阻率分别小于106和106cm的材料。 耗散材料耗散材料 耗散材料指表面电阻率和体电阻率分别小于1012或1012cm的材 料。 防静电材料防静电材料 “防静电”指的是能够抑制电荷累积，可以在材料制造过程中添 加或者局部加入某种物质得到这种特性。防静电材料无需用表面或体电阻率表示。 导电添加剂和薄膜导电添加剂和薄膜 如果由于成本或者其他设计上的原因只能使用塑料材料 或复合材料时，

18、可以使用添加剂改善静电特性，将添加剂混入塑料材料中，根据 添加剂和树脂百分比不同可获得所需的导电性或耗散性。 在树脂中加入纤维可以使之获得导电性或耗散性并增强强度，这种纤维可能本身 就有导电性或者采用了表面电镀工艺。虽然添加纤维可得到这些好处，但它也改 变了收缩率和韧性。填充剂可以提供导电性和耗散性，增加强度，但常常会降低 基体树脂的硬度。 ESD静电防护 传送带传送带 传送带用来输送元件、PCB和其他器件，材料一般为塑料、纤维制品 或橡胶。 如果传送带要接收从机器其他部分传来的器件，那么它应该采用耗散性 材料。当传动带表面电阻率为1106时，它会使带电器件放电速度太快， 对器件造成损害；当表

19、面电阻在106109时，只要传送带通过转轮滑轮和 机架良好接地，传送带上就不会带电。 三三. .常见概念及应用常见概念及应用 另一个要考虑的问题是传送带速度。如果传送带运动速度太快，器件放 到传送带上时就可能会滑动(或者器件保持不动而传送带继续在动)，这时就 会形成摩擦生电，传送带如果接地能使电荷耗散掉，但是器件或PC板仍带有 电荷而会造成危害。 导向装置和导轨导向装置和导轨 导向装置和导轨用来提供通道或者使器件放于一个固定的 位置或保持一定的方向性，采用的材料应能使电荷耗散掉并且防止器件摩擦 生电。表面电阻率为106的材料具有良好耗散性而且不会损伤器件，如果送 入的器件处于无静电状态，也可以

20、使用导电性材料(表面电阻率低于106)。 ESD静电防护 四四. .正确的防静电操作规则正确的防静电操作规则 1 操作操作E S D元件时必须始终配戴不良好的接地的手带，手带须与人的皮肤元件时必须始终配戴不良好的接地的手带，手带须与人的皮肤 相触。相触。 2 必须用保护罩运送和储存静电敏感元件。必须用保护罩运送和储存静电敏感元件。 3 清点元器件时尽可能不将其从保护套中取出来。清点元器件时尽可能不将其从保护套中取出来。 4 只有在无静电工作台才可以将元件从保护套中取出来。只有在无静电工作台才可以将元件从保护套中取出来。 5 在无防静电设备时，不准将静电敏感元件用手传递。在无防静电设备时，不准将

21、静电敏感元件用手传递。 6 避免衣服和其它纺织品与元件接触。避免衣服和其它纺织品与元件接触。 7 最好是穿棉布衣服和混棉料的短袖衣。最好是穿棉布衣服和混棉料的短袖衣。 8 将元件装入或拿出保护套时，保护套要与抗静电面接触。将元件装入或拿出保护套时，保护套要与抗静电面接触。 ESD静电防护 四四. .正确的防静电操作规则正确的防静电操作规则 9 保护工作台或无保护的器件远离所有绝缘材料。保护工作台或无保护的器件远离所有绝缘材料。 10 当工作完成后将元件放回保护套中。当工作完成后将元件放回保护套中。 11 必须要用的文件图纸要放入防静电套中，纸会产生静电。必须要用的文件图纸要放入防静电套中，纸会

22、产生静电。 12 不可让没带手带者触摸元件，对参观者要留意这点。不可让没带手带者触摸元件，对参观者要留意这点。 13 不可在有静电敏感的地方更换衣服。不可在有静电敏感的地方更换衣服。 14 取元件时只可拿元件的主体。取元件时只可拿元件的主体。 15 不可将元件在任何表面滑动。不可将元件在任何表面滑动。 16 每日测试手带。每日测试手带。 ESD静电防护 五五.产品的静电防护产品的静电防护 物料物料ESD管控管控 1、物料采购时需对有要求ESD防护的物料进行采购要求，并保证其包 装和运输方法达到ESD防护要求。 2、仓库对物料进仓登记时除做一般数量、价格等信息确认外，还需检 查其包装有无达到要求

23、，对其未达要求的物料一律不予入仓。 3、品质在来料检验除对其功能检验外还需对其包装的ESD防护等防护 项目进行检验，达不到要求一律按不合品处理程序办理。 4、检验合格后入仓的电子物料，需放在有ESD处理的货架上，并保证 其存放的包装达到ESD要求。仓库人员在物料点数、搬动和对内外发 放过程中必须需佩带静电手环或用防静电包装箱或袋盛放。 5、仓库应按生技部要求对仓库进行区域划分，电子仓、半成品仓需进 行明显的静电标识。对进入电子仓和半成仓的人员进行严格管控，达 不到ESD要求的人员一律不充许进入。 6、仓库主管需按照ESD 各项设施、材料之 阻抗一览表、各种 组件ESD损坏发生范围要求对管理的相

24、应设备进行点检，并填写 ESD测试记录表 ESD静电防护 外协加工外协加工ESD管控管控 1、外协厂审厂选定除了对基本的设备、管理制度、价格、交期、信誉 等考察外，需对PCBA整个加工现场测试检验其各种设备接地，作业人 员及有接触PCBA人员要求穿防静电衣服、带防静电手套、拉线及各种 料架等需要用防静电材料，固定料架需测其接地电阻应小于8欧姆（国 标要求10欧姆），有相关ESD防护规定及要求，检查表、标识等。根 据上述要求品质部人员需填写外协加工ESD防护检查表作为评定 供应商的依据。 2、评审合格后，进行PCBA加工的过程中，IPQC需对首件生产做首件 样品确认过程中的ESD要求进行确认，并对生产过程中ESD防护按要求 进行巡检，填写外协加工ESD防护检查表进行归档管理。 3、外发运输过程中必须用防静电材料进行包装，否则一律不得入仓 收货。 ESD静电防护 厂内生产过程及检验厂内生产过程及检验