资源描述
,*,一、原 理：,定 义,ESD,三 大 要 素,E,SD,在 工 业 中 的 危 害,静 电 和 动 力 电 的 区 别,静,电,的,产,生,静 电 放 电 的 基 本 模 式,静 电 控 制 的 基 本 方 法,材 料 的 特 性,二、实 际 运 用,ESD,的 检 查 方 法,ESD,(,E,LECTRO,S,TATIC,D,ISCHARGE),静电放电 是电荷在不同电势的两个物体间的快速移动。,相关符号,什 么 叫,ESD,接地点,对静电敏感的物品,防静电用品/设备,ESD,事 件 的 三 大 要 素,每一次静电放电事件的发生都包含下列三大要素：,静电的产生,静电的累积,快速放电,只要消除上面任意一点，,ESD,就可被控制。,ESD,在 工 业 中 的 危 害,ESD,现象会引起电子元器件的致命损伤，造成次品率的增加（产量减少）。,人在地毯上行走，在工作台上工作，操作普通材料等活动都会产生上千伏的静电。如果静电电压的聚集到足够的量,就会产生火花放电，使电子元器件、印刷电路板组件受损。特别是集成电路中功能元件体积小、电路密集，更易受到,ESD,损害。,左图所示就是静电放电所造成的损伤。,上图：箭头所示是半导体中静电放电的损伤,点。,下图：显示了两金属连线间静电放电所造成,的金属搭接的细节。,ESD,在 工 业 中 的 危 害,ESD,损伤又分为硬击伤和软击伤。,硬击伤是一次性地造成器件的永久性失效，又称即时失效。,软击伤是造成器件的性能劣化，或参数的下降而成为隐患，又称延时失效。,软击穿带来的危害比硬击穿更为危险。因为对于硬击穿，一般可以在产品的检测或调试过程中及时发现并予以调换。而软击穿在初期是难以发现的，往往器件的参数更本没变化或稍有变化，但仍在正常范围内，并可正常工作，所以极易通过出厂前的检验而流入用户手中。在使用过程中随着时间的推移，到了一定时候这种软击穿发展成为元器件的永久性失效，大大影响了生产厂家的声誉和经济效益的大问题。,ESD,在 工 业 中 的 危 害,污 染,在洁净室中，无论过滤系统有多好，人员、机械和处理工序都可能将粒子带入空气，如果一个重要产品的表面在其常规的生产过程中带上静电，如果没有被消除的话，它的表面将会吸引悬浮于洁净室空气中的细微颗粒（电磁场越强，对颗粒吸引力越大），并很难使其脱离，以至于造成产品失效。,ESD,在 工 业 中 的 危 害,干扰微处理器/机械手的操作,现在大部分新的生产设备都有微处理控制，因而也对静电放电引起的问题更敏感。装配线上的机械手的一次静电放电故障，可能足以导致整条生产线瘫痪。,静 电 与 动 力 电 的 区 别,动力电即通常所熟悉的插座中的电。它的特点是：当你在消耗它时（如吹电风扇），供电系统会持续供电，使它保持恒定的电压和能量。,静电的特点：能量是一次性的释放的，而且持续的时间很短（通常约为200纳秒）。这就是为什么我们不会被如此高的静电压（100020000）击伤的原因。,带电体,高电压的静电放电,不带电的或不受控的带电体（过高或过低）,静 电 的 产 生,摩 擦 起 电,摩擦起电是由两种不同类型的材料接触并分离引起的。,任何材料摩擦后都可能带电，不论是导体或已经接地。,摩擦起电因素,材料的性质,摩擦系数,接触面的大小,分开的速度,环境的湿 度,静 电 的 产 生,右表为摩擦起电序列表。,序列表上端的材料与下端的材料摩擦后会失去电子而带正电荷。,人手,石英,尼龙,羊毛,铝,铬,钢,聚氨脂,聚乙烯,聚丙乙烯,聚氯乙烯(,PVC),硅,聚四氟乙烯(,Teflon),+,-,静 电 的 产 生,感 应 带 电,A,_ _ _ _ _ _,+,_ _ _ _ _ _,_ _ _ _ _,+,+,+,(1,),中性的导体,“,A,”,(2,),“,A,”,被带负电荷的,“,B,”,极化。,(,4),当,“,B,”,被移开，且断开,“,A,”,的接地，导体,“,A,”,上只带有正电荷。,(3,),当,“,A,”,接地后，负电荷被排放，物体只带正电荷。,电场感应模式中感应引起的2个,ESD,事件。,A,A,A,B,B,静 电 的 产 生,接 触 带 电,A,_ _ _ _ _ _,_ _ _ _ _ _,_ _ _ _ _ _,_ _ _ _ _ _,(1,),中性的导体,“,A,”,(2,),当,“,A,”,接触带负电荷的,“,B,”,物体时，,“,A,”,也会带上负电荷。,(3,),最终,“,A,”,和,“,B,”,带有等量的负电荷。,A,A,B,B,接触带电是经常遇到的现象。,静 电 放 电 的 基 本 模 式,人体/机械放电模式,Human body/Machine Model(HBM/MM),由外到内的放电,最常见的静电放电模式。,静电通过手指/机器的探针对元器件放电。,相关的标准,ESD/EOS-S5.1(HBM),IEC61340-3-1(HBM),IEC61340-3-2(MM),接 地 表 面,元器件,静 电 放 电 的 基 本 模 式,充电元器件放电模式,Charge Device Model(CDM),由内向外的放电,该模式主要来自于现代化的自动装配和制造环境。,是由于机械运动（通常为摩擦）使元器件带电，当该元器件金属接触时产生放电现象。,IC TUBE,静 电 放 电 的 基 本 模 式,电磁场感应放电模式,Field Induced Model(FIM),由内到外的放电,+,-,-,+,(,a),在静电场中的元器件,(,b),第一次放电,-,+,-,-,(,c),元器件带负电荷,(,d),第二次放电,+,静 电 控 制 的 基 本 方 法,有多种方法可用于防止元器件免受,ESD,伤害。,产品设计时，设计人员会对,ESD,敏感的元器件作一些电路补偿或一些外部的保护。,控制下面任意一点：,防止静电的产生,防止静电的累积,静 电 控 制 的 基 本 方 法,在正常生产中的防护,HBM,的防护,接地,操作人员戴防静电手腕带，穿防静电衣、鞋等。,10,6,to 10,11,Ohms,10,6,Ohms,10,6,Ohms,Equipment,防静电手腕带、脚腕带或导电鞋,工作表面和设备,导电/静电消散性的包装袋或盒子等,静 电 控 制 的 基 本 方 法,CDM,的防护,接地,使用抗静电或静电消散性的桌面,对,ESD,敏感元器件的包装、装配以及储存使用抗静电或静电消散性的材料。,屏蔽袋,粉红色防静电袋,+,ESD,Susceptible,Parts,-,静 电 控 制 的 基 本 方 法,FIM,的防护,在静电防护区域内禁止放置绝缘材料的物体。,通过电离系统来中和静电。,FIM,的防护是以上几种中最困难的。,+,-,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,绝 缘 体,电离系统产生的离子,静 电 控 制 的 基 本 方 法,环 境,地面,工作表面,设备,洁净室,湿度,人,人体的电荷,衣服,控制程序及定期检查,材 料,原材料,生产的辅助用品,包装,其 它,接地,电离系统,材 料 的 特 性,绝 缘 材 料,电 荷 几 乎 不 能 在 该 材 料 中 自 由 移 动。但 是 静 电 荷 极 易 在 该 材 料 上 积 聚，且 活 动 性 差。表 面 电 阻 110,11,ohms,如：普 通 塑 料，橡 胶，玻 璃，合 成 纤 维.。,导 电 材 料,电 荷 很 容 易 在 这 种 材 料 中 移 动。静 电 不 能 在 该 材 料 上 积 累，而 将 通 过 该 材 料 快 速 放 电（时 间 短，电 流 高）。表 面 电 阻110,5,ohms,如：水，金 属。,材 料 的 特 性,静 电 消 散 性 材 料,电 荷 依 旧 可 以 在 这 种 材 料 中 运 动，但 要 克 服 一 定 的 电 阻。静 电 通 过 这 种 材 料 将 缓 慢 的 放 电（低 电 流），可 以 防 止 对 产 品 的 伤 害。表 面 电 阻：110,5,110,11,ohms,如：木 头、皮 革、棉.。,抗 静 电 材 料,这 种 材 料 与 任 何 材 料 摩 擦 或 分 离 后 所 产 生 的 电 荷 相 当 小。表 面 电 阻：110,8,110,11,ohms,如:电胶木,材 料 的 特 性,1.0,E+12,1.0 E+11,1.0 E+10,1.0 E+9,1.0 E+8,1.0 E+7,1.0 E+6,1.0 E+5,1.0 E+4,1.0 E+3,0 ohm-cm,Volume Resistivity ASTM D991,Surface Resistance EOS/ESD S11.11,Surface Resistivity ASTM D-257,STATIC DISSIPATIVE,STATIC DISSIPATIVE,CONDUCTIVE,INSULATIVE,INSULATIVE,CONDUCTIVE,0,ohm,STATIC SHIELDING,0,ohm/sq,ESD,检 测 方 法,用于静电防护的接地点的对地电阻,检测设备:接地电阻表(摇表),要求:4,(中国标准:电子元器件制造防静电标准),1(,IEC/CECC,标准),ESD,检 测 方 法,ESD,地与大地间的电阻(约1,M,),要求:,Min.750kohms,万用表(设置欧姆档),接ESD地,接大地,ESD,检 测 方 法,桌面,桌垫以及放置,ESD,敏感元器件推车的表面电阻,要求:表面电阻 110,4,110,9,ohms,表面电阻表,被测物（表面须平整且与测试表接触良好）,ESD,检 测 方 法,桌面,桌垫以及放置,ESD,敏感元器件推车的表面到,ESD,公共地的电阻,要求:7.510,5,110,9,ohms,表面电阻表,被测物（表面须平整且与测试表接触良好）,ESD公共地,ESD,检 测 方 法,椅子的表面电阻,要求:10,110,11,ohms,表面电阻表,ESD,检 测 方 法,椅子的静电场,要求:100,Volts,静电场表,静电场表的传感器距被测物1英吋,ESD,检 测 方 法,地面的表面电阻,要求:,10,110,11,ohms,表面电阻表,地面(必须平整并保持良好接触),ESD,检 测 方 法,设备,工具,固定夹具以及测试仪(接地),ESD公共地,设备的导电部分,示波器(mV档),要求:直接接触关键元器件的部分1V,ESD,检 测 方 法,电烙铁,要求:直接接触关键元器件的部分地区 1,V,ESD,公共地,示 波 器 （,mV,档）,ESD,检 测 方 法,电动螺丝刀,要求:直接接触关键元器件的部分1,V,ESD,公共地,示 波 器 （,mV,档）,ESD,检 测 方 法,焊锡丝,要求:直接接触关键元器件的部分1,V,ESD,公共地,示 波 器 （,mV,档）,带 弯 角 的 铜 管,ESD,检 测 方 法,人体模式,要求:,HBM10V,ESD,公共地,示 波 器 （,mV,档）,金 属 圆 棒,操 作 员,手 腕 带,ESD,检 测 方 法,包装材料、容器以及夹具的材料,要求：100,volts/inch(,测量前需先摩擦被测物表面。),被 测 物,静 电 场 表 的 传 感 器 距 被 测 物 1 英 寸,ESD,检 测 方 法,包装材料、容器以及夹具的材料的表面电阻,要求:,10,5,110,11,ohms(,包装材料),10,110,9,ohms(,夹具材料),材 料 表 面,被 测 物 需 放 于 绝 缘 的 材 料 上,表 面 电 阻 表,ESD,检 测 方 法,离子风机,(1)平衡性检测,要 求：20,volts/ft,静 电 场 表 以 及 金 属 板,离 子 风 机,ESD,检 测 方 法,离子风机,(2)检测电荷衰减时间,要 求：电荷衰减到10（1000,V,到100,V）,的时间,20秒,静 电 场 表 以 及 金 属 板,离 子 风 机,电 荷 发 生 器,(1,
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