静电放电(ESD)培训课件

教育培训资料:静电放电(ESD)2

2目录：

什么叫ESD（静电放电）

ESD主要有哪几种形式

静电是怎样产生的

什么是静电敏感度?并如何分类

ESD对电子产品损害有哪些特点与形式

为什么要提ESD防护意识

哪些电子业过程会产生静电危害

如何控制人体静电

电子厂的主要防护用品及测量仪器3

3ESD是代表英文ElectroStaticDischarge即“静电放电”的意思。

ES

D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

。一、什么是ESD1.人體型式:當人體活動時身體和衣服之間摩擦產生靜電,若不及時將靜電

釋放給大地,而直接把靜電轉移給ESD敏感裝置而造成損壞.2.微電子器件帶電型式:在自動化生產過程中,一些塑料器件因摩擦產生靜

電,通過ESD敏感裝置接觸,造成損壞.3.場感應型式:在有強電場圍繞時,能通過感應方法損壞ESD敏感裝置

.二、ESD主要有哪些形式45

5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，离开原来的原子儿而侵入其他的原子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)三、静电是怎样产生的三、静电是怎样产生的

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。67

7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同程度的静电，当静电积累到一定程度时就会发生放电。（如图所示）*摩擦：绝缘体之间磨擦而产生静电正电荷：丝绸与玻璃负电荷：橡胶与毛皮三、静电是怎样产生的8

8我们都知道摩擦起电而很少听说接触起电。实质上摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平衡的过程。摩擦是一个不断接触与分离的过程。因此摩擦起电实质上是接触分离起电。在日常生活，各类物体都可能由于移动或摩擦而产生静电。工作桌面、地板、椅子、衣服、纸张、卷宗、包装材料、流动空气。三、静电是怎样产生的不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。除物体除接触后分离能起电外，当带电物体

接近不带电物体时会在不带电的导体的两端

分别感应出负电和正电，如下图1所示。当物体A与C发生放电时会造成C与B之间放电，

如下图2所示。若C与B

之间不发生放电，

则C会带上剩余的电荷，如下图3所示三、静电是怎样产生的另一种常见的起电是感应起电。当带电物体接近不带电物体时会在图1图2图39四、什么是静电敏感度？并如何分类？为定量描述不同元件的相对敏感程度进行敏感度分类。敏感层次分为多层次是为制定先进的ES

D防护措施提供原始资料，这些措施用于对更敏感器件的广泛的防护。到目前为止，大部分敏感度试验都是以人体模型为根据以便使得结果与其它模型相关。试验大批管脚和极性的静电放电是非常昂贵的。敏感电压阈值大于16000V的产品，属于非敏感产敏感类别敏感电压阈值(V)1类0~19992类2000~39993类4000~15999品。裝置型式靜電放電敏感度範圍(伏)裝置型式靜電放電敏感度範圍(伏)VMOS30~1800散粒(肖特基)二極管300~2500MOSFET100~200薄片電阻(厚,細)300~3000GaASFET100~300雙向晶體管380~7000EPROM100ECL(發射極偶合邏輯電路)500~1500JFET140~7000SCR(可控硅)680~1000SAW150~1500散粒(肖特基)晶體管1000~2500OP-AMP190~2500散粒晶體管邏輯電路1000~2500CMOS250~3000四、什么是静电敏感度？并如何分类？12在本世纪70前代以前，很多静电问题都是由于人们没有ESD意识而造成的，即使现在也有很多人怀疑ESD会对电子产品造成损坏。这是因为大多数ES

D损害发生在人的感觉以下,因为人体对静电放电的感知电压约为3KV,而许多电子元件在几百伏甚至几十伏时就会损坏，通常电子器件被ES

D损坏后没有明显的界限，把元件安装在PCB上以后再检测，结果出现很多问题，分析也相当困难。特别是潜在损坏，即使用精密仪器也很难测量出其性能有明显的变化，所以很都电子工程师和设计人员都怀疑ESD，近年但实验证实，这种潜在损坏在一定时间以后，电子产品的可靠性明显下降。五、为什么要提ESD防护意识？13六、静电对电子产品损害有哪些特点与形式？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2－3

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。六、静电对电子产品损害有哪些特点与形式？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15六、静电对电子产品损害有哪些特点与形式？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。静电造成的三种击穿现象：

1）热击穿：

P-N破坏2）介电击穿：氧化层的破坏3）金属汽化：金属线被汽化而开路16元件从生产到使用的整体过程中都会产生静电，依各阶段的可分为：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、储存、装配、品管、出货。七、哪些电子工业过程会产生静电危害？4.设备使用过程收货、安装、试验、使用及保养。5.设备维修过程在这整个过程中，每一个阶段中的每一个小步骤，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传送与运输的过程。在这整个过程中，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。七、哪些电子工业过程会产生静电危害？18所以，从元件的制造，使用到维修的任一环节都有可能发生静电损害。静电对电子产品的损害特点与癌症对人类的损害类似，所说以静电已成为电子工业的隐形的致命杀手一点也不过分。七、哪些电子工业过程会产生静电危害？19从前面的分析可知静电是由于物体接触分离，甚至没有接触的感应等方式产生的，就连我们周围的空气也是由原子组成的，当这些空气流动时也会产生静电，可以说：在任何时间、任何地点都可能产生静电。要完全消除静电几乎不可能的，但可以采取一些措施控制静电在不危害的程度之内。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八、如何控制人体静电？1.使用防静电地面/

防静电鞋/

袜（静电从脚导到大地）通过脚穿防静电性地面、地垫、地毯，人员穿上防静电鞋袜，形成组合接地。2.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.八、如何控制人体静电？21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。主要指标是：弹簧软线最大长度250cm；泄漏电阻106－107

Ω

(保护电阻106

Ω)静电电位衰减到100V以下的时间小于0.1s1、防静电腕带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．保九、常见的防护用品及测量仪器22九、常见的防护用品及测量仪器

2、防静电套装它是用防静电涤卡等布料制成的服装。其导电机理是布料纱线含一定比例的导电纱，导电纱又是由一定比例的不锈钢纤维或其它导电纤维与普通纤维混纺而成。通过导电纤维的电晕放电和泄漏作用消除服装上的静电。由于不锈钢纤维属金属类纤维，所以，由它织成的防静电布料的导电性能稳定，不随服装的洗涤次数而变化带电电荷密度＜7

μc／m2；摩擦带电电量＜0.6

μc／件；洗涤次数：A级＞100次；B级＞50次。各项指标均优于国家标准的要求颜色、大小齐全，也可按要求订做九、常见的防护用品及测量仪器

3、防静电鞋穿防静电鞋并使用防静电地面（防静电地垫、地毯等）和防静电袜防静电鞋垫等，能使静电从人体导向大地，从而消除人体静电。因此，要形成人体与大地导通静电的通路，鞋、地面、袜、鞋垫等必须全是防静电的，才能使消除静电的措施有效主要指标是：鞋底电阻105～108

(Ω),符合国家标准的要求24它用防静电布或防静电针织物制成。用于需用手套操作的防静电环境。面电荷密度＜7

μc／m2；洗涤次数：

A级＞100次；B级＞50次九、常见的防护用品及测量仪器4、防静电手套防静手指套254、防静电气垫膜由防静电塑料做成并有气泡，用于包装电子元件、组件如板、卡等能防止静电又能起到缓冲防振的作用。九、常见的防护用品及测量仪器5、防静电海棉防静电海绵：它是在塑料中加入适量的导电物质加工制成。硬型用于插集成电路块，软型用于防静电包装。主要指标

:摩擦起电电压＜100V；表面电阻＜107

Ω。九、常见的防护用品及测量仪器276、防静电桌垫防静电桌垫可覆盖在普通桌面上形成防静电工作台，用复合胶皮（板）按桌面大小做成上表面为绿色，配接地线九、常见的防护用品及测量仪器287、EST701型离子风静电消电器离子风静电消除器是将电离了的空气输送到较远的地方去消除静电的一种静电消电器。其主要由电晕放电器、高压电源和送风系统组成。它是根据尖端放电和正负电“中和”原理设计制造的。它可消除绝缘材料及物品上的静电。按仪器释放出的离子极性分双极性和单极性离子消电器。双极性离子消电器对正负电荷均有

消电作用。离子风静电

消除器的作用距离大。主要指标是：静电中和速率:>400V/s作用距离:>1m,其中0.3～0.8m范围内的消电效率优于98%电源功率<20W,连续工作

;臭氧浓度<50ppm九、常见的防护用品及测量仪器8、永久性防静电PVC地板块主要用于不需铺设活动地板的防静电环境。该地板的主要特点是：导电物质为性能稳定的碳黑，导电网路从上表面直通下表面，这种结构决定了防静电性能的永久性；

基材为半硬质的PVC塑料，具有耐磨和不发火的特性；

大理石花纹的外表面，颜色可调，装饰效果好。主要指标是：防静电性能：

系统电阻:

105～108

(Ω)；耐磨性：

磨耗量:

＜0.01g／cm2；产品规格：

600×600×2.5(mm)。九、常见的防护用品及测量仪器309.常见的测量仪器有以下几种：1）测量静电电荷量的仪器有电荷量表。2）测量静电电位可用静电电压表。3）测量材料特性的有许多测量静电的仪表如高阻计、电荷量表。九、常见的防护用品及测量仪器人体活动静电电位(KV)RH(10—20)

%RH(10—20)

%人在地毯上走动3515人在乙烯树脂地板上行走120.25人在工作台上操作60.1包工作说明书的乙烯树脂封皮70.6从工作台上拿起普通聚乙烯袋201.2从垫有聚氨基甲酸泡沫的工作椅上站起181.51、人体身上的静电有多高?答：在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等活动，人体身上的静电可达几千伏甚至几万伏。十、问答322、人带上很高电压的静电会有什么生命危险吗？答：试验过人体带静电5万伏时没有不适的感觉，带上8万伏高压静电时依然面带微笑，

10万伏（最高试验过12万伏）时也没有生命危险！十、问答333、静电除了对工业生产有影响外无其它影响吗？答：不，静电除对工业生产中有影响外，

静电放电使火箭弹产生意外爆炸；在石化工业中静电放电多次使汽油着火爆炸事故等；都是造成人员伤亡的重要问题之一。十、问答4、静电有那么多不良影响，真是不可涉及为妙？答：所有的事都不是有双面的，静电对人类的影响是很大，但从其