ESD考核试卷及答案

ESD考核试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.在ESD防护区内，下列哪项操作最可能直接导致器件HBM失效？A.佩戴防静电手环后触摸金属货架B.使用离子风机吹拂未拆封的载带C.穿普通涤纶外套在EPA内走动后徒手取放ICD.将导电泡棉垫在周转箱底部答案：C2.依据IEC6134051:2016，EPA内绝缘体表面电位峰值不得超过：A.50VB.100VC.125VD.200V答案：B3.某车间湿度长期低于30%RH，为维持接地系统有效性，应优先：A.增加加湿器并验证接地阻抗<1ΩB.更换所有wriststrap为无线式C.在地面喷洒防静电液D.关闭离子风机以节约能耗答案：A4.对CDM事件最敏感的器件类型是：A.双极型晶体管B.厚膜电阻网络C.0.13μmCMOSIC带薄栅氧D.继电器线圈答案：C5.使用表面电阻测试仪测量静电耗散垫，合格范围应为：A.1.0×10³Ω~1.0×10⁵ΩB.1.0×10⁶Ω~1.0×10⁹ΩC.1.0×10¹⁰Ω~1.0×10¹²ΩD.>1.0×10¹³Ω答案：B6.腕带系统每日点检时发现对地电阻为1.8MΩ，依据ANSI/ESDS1.1，应：A.立即更换腕带并记录B.继续生产，周末再处理C.串联1MΩ电阻后使用D.调低恒流源测试电压答案：A7.离子风机平衡度实测为+35V，最可能导致：A.器件CDM电压升高B.绝缘体表面积累正电荷C.接地阻抗下降D.腕带对地电容增大答案：B8.下列哪项不是ESD失效的潜在延迟性表现？A.栅氧早期击穿B.漏电流漂移C.金属层电迁移D.阈值电压轻微偏移答案：C9.对运输中的PCBA进行屏蔽，应选用：A.粉红色聚乙烯袋B.黑色导电袋C.金属化静电屏蔽袋D.普通气泡袋答案：C10.依据JEDECJESD625A，当人体穿戴普通鞋在EPA外行走后，其静电电压峰值可高达：A.50VB.250VC.1500VD.10000V答案：D11.接地母线铜排截面积最小应为：A.0.5mm²B.1.0mm²C.4.0mm²D.25mm²答案：C12.若离子风机出风口距工作台30cm，衰减时间要求从±1000V降至±100V小于5s，则实测衰减6.2s，应：A.判定合格，继续生产B.调大风速并重新验证C.降低湿度至20%RHD.更换为钨针发射器答案：B13.采用“双点接地”腕带系统的主要目的是：A.降低接触阻抗B.实现冗余保护C.减少电磁干扰D.提高漏电流答案：B14.当使用场强计测得EPA边缘场强为8kV/m，应优先：A.增加隔离带B.移除高压绝缘体C.关闭照明D.提高风速答案：B15.对ESD敏感级别为Class0的器件，其HBM耐压范围是：A.<125VB.125V~250VC.250V~500VD.500V~1000V答案：A二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）16.下列哪些措施可有效降低CDM风险？A.使用离子化喷嘴对SMD吸嘴放电B.在贴片机轨道加装导电刷C.选用金属化载带D.提高贴片速度E.对托盘边缘做R角处理答案：A、B、C、E17.关于接地系统，下列说法正确的是：A.设备保护地与ESD地可共用同一接地点B.辅助地与电源地之间直流阻抗应<1ΩC.绿色/黄色线为ESD专用地线颜色D.接地极埋深应≥2.5mE.星型接地可避免地环路答案：A、B、E18.静电屏蔽袋失效的常见原因有：A.折叠次数>20次B.表面电阻>10¹¹ΩC.金属层厚度<30nmD.封口拉链缺损E.内层绝缘膜穿孔答案：A、B、D、E19.对EPA进行季度审核时，必须包含：A.温湿度记录B.腕带日检记录C.离子风机平衡度D.员工静电知识笔试E.接地极腐蚀评估答案：A、B、C、D、E20.下列哪些属于ESD防护的“硬失败”表现？A.栅氧击穿短路B.漏电流超标C.功能测试失效D.金属熔丝熔断E.参数漂移5%答案：A、C、D三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）21.绝缘体只要表面电阻>10¹²Ω就必然会导致ESD失效。答案：×22.腕带对地电阻越小越好，最好接近零欧。答案：×23.离子风机可在高湿环境下关闭以节约能耗。答案：×24.金属化屏蔽袋的屏蔽效能与厚度无关，仅与表面电阻有关。答案：×25.同一EPA内，不同接地点之间直流电位差应<20mV。答案：√26.采用无线腕带可完全替代有线腕带，无需每日测试。答案：×27.静电接地系统可与防雷接地系统共用，但需满足GB50057要求。答案：√28.当湿度>65%RH时，任何绝缘体都不会产生静电。答案：×29.ESD失效的潜伏期可能长达数月甚至数年。答案：√30.使用场强计测量时，探头应距被测物2.5cm±0.5cm。答案：√四、填空题（每空1分，共15分）31.IEC6134051规定，EPA内所有导体对地电阻应小于________Ω。答案：1×10⁹32.人体行走模型（MM）的典型峰值电流约为________A。答案：3.533.当使用电荷板监测离子风机时，其典型板电容为________pF。答案：2034.静电屏蔽袋的屏蔽电压极限值应小于________V。答案：3035.依据ANSI/ESDSTM11.11，表面电阻测试电压选择________V。答案：10036.腕带系统1MΩ电阻的作用是________与________兼顾。答案：限流；快速泄放37.接地铜排与设备连接应采用________垫片以防电化腐蚀。答案：不锈钢38.离子风机发射针材质常用________合金。答案：钨钢39.静电场强单位换算：1kV/m=________V/cm。答案：1040.当相对湿度从50%RH降至20%RH，绝缘体表面电荷半衰期约增大________倍。答案：10~2041.依据JEDECJESD22C101，CDM测试时器件引脚与地之间的典型电容为________pF。答案：3.542.静电接地干线颜色推荐为________色。答案：绿/黄43.对地电阻测试仪开路电压不得超过________V。答案：1044.EPA入口应张贴的警示标识为________色底白色图案。答案：黄45.静电耗散材料体积电阻率范围是________Ω·cm。答案：1×10⁶~1×10¹¹五、简答题（每题8分，共24分）46.简述HBM、MM、CDM三种模型的主要区别及其对器件损伤机理的差异。答案：HBM模拟人体通过1.5kΩ/100pF网络放电，能量大、电流峰值约1.3A，损伤多为栅氧热击穿；MM模拟机器通过0.75μH/200pF放电，无串联电阻，电流峰值可达3.5A且振荡，易造成金属熔丝熔断；CDM模拟器件自身带电后通过引脚放电，峰值电流可达10A以上但持续时间<1ns，损伤集中在输入缓冲器薄栅氧，常表现为栅氧针孔或漏电流增大。三者能量递减、电流递增、时间递减，损伤位置由体内转向表面。47.列举并解释EPA内“三点接地”系统的构成及各自功能。答案：三点接地包括：(1)ESD技术接地，为腕带、桌垫等提供低阻抗泄放路径，阻抗<1Ω；(2)设备保护接地，保障人员防触电，与ESD地共点但独立分支；(3)辅助等电位接地，用于连接大型绝缘体屏蔽层或金属货架，确保所有导体同电位，避免地环路。三者星型汇于同一接地点，直流电位差<20mV，既保证泄放速度又满足电气安全。48.说明离子风机在EPA内的安装位置、角度及验证方法，并给出不合格时的调整步骤。答案：安装位置应距工作台30cm±5cm，出风角度与桌面呈30°~45°，避免直吹开放器件；验证采用20pF电荷板，±1000V降至±100V时间<5s，平衡度<±50V；若衰减时间超标，先清洁发射针，再调大风速至0.6m/s，仍不合格则更换离子风机或增加数量；若平衡度偏移，调节正负高压比或更换发射针，直至达标。六、计算题（共16分）49.某EPA内员工腕带系统对地总电阻为1.0MΩ，人体电容为150pF，试计算：(1)人体从1000V放电至37V所需时间；(2)若将腕带系统改为0.5MΩ，放电时间缩短多少百分比？答案：(1)τ=RC=1.0×10⁶×150×10⁻¹²=150μs，降至37V需1τ=150μs；(2)新τ'=75μs，缩短(15075)/150=50%。50.一台离子风机在距出风口30cm处测得场强为+15kV/m，若将距离缩短至10cm，按点电荷模型估算场强值，并判断是否超出IEC6134051限值。答案：E∝1/r²，E₂=E₁×(r₁/r₂)²=15×(30/10)²=135kV/m，远超限值100kV/m，需立即调整位置或降低输出。七、案例分析题（共30分）51.背景：某SMT线连续出现MCU端口漏电流超标，失效比例0.3%，失效模式为输入端口对地短路，耐压测试发现栅氧击穿。现场测得：湿度28%RH，离子风机平衡度+80V，贴片机轨道绝缘滚轮表面电位2.5kV，操作员腕带对地电阻1.2MΩ，托盘为普通ABS。问题：(1)指出主要ESD风险点（至少4处）；(2)给出系统性纠正措施并排序；(3)计算若将湿度提升至50%RH，绝缘滚轮表面电荷半衰期可缩短多少倍（经验公式：t½∝exp(0.06×RH)）。答案：(1)风险点：湿度低于30%RH；离子风机正偏移致积累正电荷；绝缘滚轮产生并保留电荷；ABS托盘为绝缘体；腕带系统未超限但接近上限；无CDM防护刷。(2)措施：①加装加湿器并设定45%RH~55%RH，首件验证；②校准离子风机平衡度至±20V以内，每日点检；③更换轨道滚轮为10⁷Ω耗散材料，并加装导电刷泄放；④更换托盘为耗散型，表面电阻10⁶Ω~10⁹Ω；⑤将腕带系统更换为双回路0.9MΩ，每班测试；⑥对贴片机喷嘴加离子化吹扫；⑦开展Class0器件识别与分级培训。(3)t½(28%)/t½(50%)=exp[0.06×(2850)]=exp(1.32)≈3.7倍，即半衰期缩短约3.7倍，电荷积累显著降低。52.背景：某仓库冬季接收SSD器件，采用普通纸箱+粉红色气泡袋包装，运输途中温度5℃，湿度15%RH，到货测试发现5%器件参数漂移。开箱过程使用普通美工刀，作业员未佩戴腕带，桌面为木质。问题：(1)分析失效机理；(2)给出包装与操作改善方案；(3)设计一套“接收—拆包—检验”ESD控制流程图（文字描述）。答案：(1)低湿+绝缘包装产生高电荷，普通气泡袋摩擦起电可达5kV以上，美刀切割瞬间CDM放电，器件内部栅氧俘获电荷导致参数漂移。(2)改善：①使用金属化屏蔽袋+导电泡沫，袋外再套耗散纸箱；②运输车内加湿度控制包，维持30%RH以上；③接收区设置EPA，温度15