ESD基础知识

ESD基础知识
ESD基础知识

ESD知识介绍

静电的产生: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。摩擦起电和人体经典是电子工业中的两大危害。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。静电防护工作是一项长期的系统工程,任何环节的失误或疏漏,都将导致静电防护工作的失败。

静电的危害: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。静电学主要研究静电应用技术,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, 如轻质油品, 火药, 固态电子器件等, 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。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。1967年7月29日,美国Forrestal航空母舰上发生严重事故,一家A4飞机上的导弹突然点火,造成了7200万美元的损失,并损伤了134人,调查结果是导弹屏蔽接头不合格,静电引起了点火。1969年底在不到一个月的时间内荷兰、挪威、英国三艘20万吨超级油轮洗舱时产生的静电引起相继发生爆炸。

我国近年来在石化企业曾发生30多起因静电造成了严重火灾爆炸事故。许多工业发达国家都建立了静电研究机构,我国从60年代末开始开展了一些静电研究工作,80年代开始以来, 我国的静电研究发展极为迅速。1981年成立了中国物理学会静电专业委员会并召开了第一次全国静电学术会议,全国性的和各地方的静电学术会议不断召开,静电研究和应用的范围也越来越广,科研队伍不断壮大。

为什么要提要ESD防护意识

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ESD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ESD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。

什么是ESD

ESD是代表英文Electrostatic Discharge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)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。

三种型式:

1.人体型式即指当人体活动时身体和衣服之间的摩擦产生摩擦电荷。当人们手持ESD敏感的

装置而不先拽放电荷到地,摩擦电荷将会移向ESD敏感的装置而造成损坏。

2.微电子器件带电型式既指这些ESD敏感的装置,尤其对塑料件,当在自动化生产过程中,会产生摩擦电荷,而这些摩擦电荷通过低电阻的线路非常迅速地泻放到高度导电的牢固接地

表面,因此造成损坏;或者通过感应使ESD敏感的装置的金属部分带电而造成损坏。

3.场感类型式即有强电场围绕,这可能来之于塑性材料或人的衣服,会发生电子转化跨过氧

化层。若电位差超过氧化层的介电常数,则会产生电弧以破坏氧化层,其结果为短路。

4.其它还有:机器模式、场增强模型、人体金属模型、电容耦合模型、悬浮器件模型。

ESD靜電放電

1.静电

静电是一种电能,它存在于物体表面,是正负电荷在局部失衡时产生的一种现象.静电现

象是指电荷在产生与消失过程中所表现出的现象的总称,如摩擦起电就是一种静电放电现象.

2.产生原因

A接触分离起电

任何两个不同物材质地物体接触后再分离即可产生静电,当两个不同物体相互接触时就

会产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.而另一个物体得到一

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.

B摩擦起电

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,而产生静电的最普通方法,就是摩擦生电.材料的绝缘性越好,越容易是使用摩擦起电.

摩擦起电是一个机械过程,依靠相对表面移动传送电量.传送的电量取决于接触的次数.

表面粗糙度湿度,接触压力,摩擦特性以及相对运动速度.一个人或一辆车所能带来的电量的

电压值大程度上由它们的电容决定.

C感应起电

针对导体材料而言,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.

D传导起电

针对导电材料而言,因电子能在它的表面移动,如带电物体接触,将会发生电荷转移.

3.静电放电

静电放电是两个具有不同静电电位的物体,由于直接触或静电感应引起两物体间的静电

电荷的转移.静电电场的能量达到一定程后,击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电. ESD在一个对地短接的物体暴露在静电场中时发生.两个物体之间的电位差将引起放电电流,传送足够的电量以抵消电位差.这个高速电量的传送过程即为ESD.在这个过程中将产生潜

在的破坏电压.电流以及电磁场.ESD将产生强大的尖峰脉冲电流,这种脉冲电流中包含丰富的高频成份,其上限频率可超过1GHz,取决于电平.相对漫湿度.靠近速度和放电物体的形状.在这个频率典型的设备电缆甚至印制板上的走线会变成非常有效的接收天线。因而对于典型的模拟或数字电子设备,ESD倾向于感应出高电平的噪声,它会导致电子设备严重受损或操作失常.

当ESD位置距离较近时,无论是电流还是磁场都是很强的.因此在ESD位置附近的电路一般会受到影响.

4.ESD对电子设备的影响

ESD对电路的干扰有两种机理:一种是静电放电电流直接通过电路,对电路造成损坏;另一种是静电放电电流产生的电磁场通过电容耦合,电感耦合或空间辐射耦合等途径对电路造成干扰.

ESD电流产生的场可以直接穿透设备,或通过孔洞.缝隙.通风孔.输入输出电缆等耦合

到敏感电路.当ESD电流在系统内部流动时,它们激发路径中所经过的天线,这些天线的发射效率主要依赖于尺寸.ESD脉冲所导致的辐射波长从几厘米到数百米,这些辐射能量产生的

电磁噪声将损坏电子设备或者骚扰它们的运行.

电磁噪声可通过传导或辐射方式进入电子设备.电路及ESD的近场.辐射耦合的基本方式可以是电容或电感方式取决于ESD源和接受器的阻抗.在远场,则存在电磁场耦合.

如果ESD感应的电压和/或电流超过电路的信号电平,电路操作将失常.在高阻抗电路中,电流信号很小,信号用电压电平表示,此时电容耦合将占主导地位,ESD感应电压为主要问题.在低阻电路中,信号主要为电流形式,因而电感耦合占主导地位,ESD电流将导致大多数电路出现问题.

两种主要的破坏机制是:①由于ESD电流产生热量导致设备的热失效;②由于ESD感应出高的电压导致绝缘击穿.两种破坏可能在一个设备中同时发生绝缘击穿可能激发大的电流,这又进一步导致热失效.

因为使设备产生损坏比导致它失常所必需的电压和电流要大1~2个数量级,损坏更有可能在传导耦合时产生,这就是说,造成损坏,ESD电火花必须直接接触电路,而辐射耦合通常

只导致失常.

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,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。

有多种模型可以用来表述器件如何受到损害,如人体模型(HBM)、机器模型(MM)、带电器件模型(CDM)以及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/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/模式如果一个器件因某种原因累积了电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。

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。

常见概念及应用

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Ω·cm。

导电材料导电材料指表面电阻率和体电阻率分别小于106Ω和106Ω·cm的材料。

耗散材料耗散材料指表面电阻率和体电阻率分别小于1012Ω或1012Ω·cm的材料。

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,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。

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1~106Ω时,它会使带电器件放电速度太快,对器件造成损害;当表面电阻在106~109Ω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。

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106Ω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,也可以使用导电性材料(表面电阻率低于106Ω)。

静电的产生

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。

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。

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。

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。

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,静电学是十八世纪以前以库仑定律为基础建立起的以研究静止电荷及场作用规律的学科,是物理学中电磁学的一个重要组成部分。

静电工程学系指从十九世纪初到现在形成的以静电学为基础而研究静电危害及其防护和静电应用技术的专门科学。其主要研究内容有静电应用技术如静电除尘、静电复印、静电生物效应等以及静电防护技术如电子工业、石油工业、兵器工业、纺织工业、橡胶工业以及航天与军事领域等防静电危害问题。

静电放电(ESD-- Electro Static Discharge)问题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)效应和电磁效应等的学科。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。

人体身上的静电有多高

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。

静电测量的主要参数

电荷量

静电的实质是存在剩余电荷。电荷是所有的有关静电现象本质方面的物理量。电位、电场、电流等有关的量都是由于电荷的存在或电荷的移动而产生的物理量。在科研院所、高等院校、检测站和工矿企业等部门经常需要测量物体的电荷量或电荷密度。表示静电电荷量的多少用电量Q表示,其单位是库仑C,由于库仑的单位太大通常用微库或纳库

1库仑=1000000微库

1微库=1000000纳库

在测量粉体带电及其荷质比,测量防静电服的性能时都要测量其带电电荷量。

测量物体的带电电量从原理上说可用法拉第简和静电计及静电电容测量,但这种方法测量繁琐,误差较大,而且对于非静电技术人员使用时更时因难。现有一种准确迅速测量物体电荷量的专用仪器-EST111数字电荷仪/EST112数字电量表。使用极为方便,受到广大科研单位和厂硫企业如全国各防静电服生产的好评。其使用单位有:西北纺织工学院、劳动部劳保科学研究所、北京科技大学、中国矿业大学等。

静电电压

由于在很多场合测量静电电位较容易,另一个常用的静电参数是静电电位,其单位为伏,但由于静电电压通常很高,因此常用一个较大的单位-千伏(kV) 1kV=1000V

测量静电电压的仪表通常分为接触式和非接触式,对于测量有源带电体如静电发生器(高压电源)等的静电电压常用接触式,测量这类静电可用Q-V系列静电表。但由于接触式仪器在与被测物体接触时会使带电物体的静电放电,而使而电荷量减少或使带电物体的电容增加,这两个因素都将使物体的静电电位降低,因而测出的结果与物体真实带电情况相差较大,所以这在测量许多物体的静

电电压时更常用的方法是用非接触式静电电压表,这种仪表在测量时不与初测物体任何接触,因而对被测量物体的静电影响很小,常用的仪表有EST101型防爆静电电压表,这种仪表不但在一般场所能准确迅速测量出物体的静电电压,而且可在对防爆要求很高的场所使用,其重量轻、体积小,价格也很低,因而在国内得到广泛使用,如全军各油库、弹药、火工品、石油、化工、纺织、造纸、橡胶、印刷、计算机等行业等

谈ESD防护

ESD英文为Electro Static Discharge即"静电放电"的意思。我们都知道,不同物质的接触、分离或相互摩擦,即可产生静电。例如在生产过程中的挤压、切割、搬运、搅拌和过滤以及生活中的行走、起立、脱衣服等,都会产生静电。可见,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。这些静电也许对人体影响不大,但对于一些ESDS(静电敏感元件),却直接可以使其失去本身应有的正常性能,甚至完全丧失正常功能。这样ESD防护就非常必要了。

结合ESD的概念及工作中积累的一些经验,我就从人、机、法、料、环五个方面来谈谈ESD 的防护。

一谈人。人体可以说是一个高静电源,人体静电的防护,借助的是屏蔽及释放静电。严格来说要求做到“全副武装”,即:要戴防静电工帽、防静电口罩、防静电手套、指套等, 要穿防静电服、防静电鞋,同时还要戴上手腕带等来屏蔽及导走静电。总之,尽量不要让人的皮肤外露。

二谈机器。机器也是一个高静电源,因为机器机械部件,特别是马达等,易产生EMI(电磁感应),所以对机器静电的防护,也是非常必要的。对于机器静电的防护,一般通过电磁场的消除、高静电部位的屏蔽、机器接地等来实现。一般消磁借用的是消磁器,消除电荷用的是离子风机。

消磁器很简单,就不作介绍,我们来看看离子风机。离子风机可产生丰富的正离子和负离子,将这些离子吹向高静电物体,那么物体静电将被中和。这些离子是由离子风机内部的离子发生元件,将空气电离而产生。该离子发生元件由低电流、高电压的变压器来激励空气电离。而变压器内又包含电流限制性电阻器,它能加强电离的稳定度及安全度。作用于不锈钢离子发射点圆形电路上的高压交流电使发射点顶部形成一个强烈的交变电场,就是这个电场将空气电离,产生变极离子。当电磁场无法消除或较难消除时,我们就借助静电屏蔽设备来屏蔽高静电设备或设备的高静电部位,比如,马达,大家都知道,马达易产生EMI,但机器要运转又离不开马达,所以,不防把它屏蔽起来。还有工作台、电源线、电脑键盘等,都可以接用静电屏蔽的方法来做ESD防护,这方面可用的屏蔽产品有防静电台垫、防静电薄膜、防静电帘、防静电屏蔽袋、防静电胶带等。最后,不管机器屏蔽或消磁效果如何,给机器接上ESD地线是很必要的。

三谈料,即材料。用一句很绝对的话来说,如果您的产品对静电很敏感,那么,您的生产线上是不能有高静电材料出现的,特别是离产品较近的区域,要尽可能用防静电材料,比如元

件盒、货架、工作台、运输设备、清洗设备、化学试剂等,最后就连您用的笔及笔记本都要用防静电笔及笔记本,因为在您用笔时,它有可能会接触产品。当然,如果,您的产品对静电敏感程度不是很高,您可以酌情处理,但最好借助ESD实验来证明一下,看看是否真的可以放心。

四谈环,即工作区域的环境。一个良好的防静电的工作环境对于生产来说是很重要的,这样的环境一般这样来建立:

首先, 建立ESD安全操作区域,即EPA(ESD Protection Area),最好是在相应的位置贴上ESD 防护警示标志等。

其次,就是ESD安全操作区域的安置,我们从防静电地板系统、除尘系统、接地系统及空气的温湿度三方面来谈。防静电地板系统,最主要的是在普通地板上再铺防静电地板,一般这方面的地板有防静电PVC地板、防静电环氧树脂地板等,对于防静电地板,要求必须达到国际防静电协会标准,当然,防静电地板还必须和ESD地线连接起来。一个防ESD的工作环境,做到无尘是相当关键的,因为空气中的尘埃在运动的过程中相互碰撞,也会产生ESD,如果,不除尘,到时候找起产生ESD问题的原因,就不好说了。一般我们借助除尘系统来解决这个问题。首先要求有空气尘埃过滤系统,如:风淋室、风淋通道、货淋室、沾尘垫、沾尘滚筒、空气过滤器、无尘传递窗、无尘室风淋传递窗等。其次尽可能设立净化灯具、无尘室净化玻璃、无尘室彩钢板天花、无尘室彩钢板包墙角、无尘室彩钢板包柱等。以上设备的选用,各企业要根据产品对ESD的敏感程度而定,最好能借鉴一下专业人士的意见。一个完善的ESD防护工作环境,建立独立完善的ESD接地系统也是非常重要的。并且,工作场所中的各设备、工作台面等均需接至ESD接地系统。另外,一个完善的ESD工作环境,对于温湿度都有一定的要求,从ESD防护角度来说,湿度越高越好,但湿度太高,又会腐蚀设备,所以一般来说,40%-60%的湿度是最理想的。当然,各企业也要根据自己公司产品的特性而定,毕竟这方面的工作做起来较繁琐。另外,还要设立天花、墙体送风口,并且经常用除尘器对无尘室进行净化处理等。

这样,有了这样的工作环境,大家想一下,人体的静电是不是通过静电服、静电鞋或通过手腕带、ESD接地系统耗散并导入大地。通过控制空气的温湿度环境中的静电也通过地板系统耗散并导入大地。

当然,仔细想一下,前面将的人、机、料也应属于环境的防护,只要把各环节的工作做好,那么,一个完善的ESD防护工作环境就建立起来了。再配合合理的操作规范,即正确的方法,就基本上过关了。

五谈法。谈起法,首先要明确以上四点,其实法就是建立合理的方法及规范以保证以上四点有效实现。另外,需要补充的是,当产生ESD原因不能明确时要根据生产工艺,设计相应的ESD实验,来仔细查找产生ESD问题的原因。最终要建立相应的ESD操作规程及纪律规范来规范生产。

当然,ESD防护系统建立起来以后,对于工作人员来说,所要做的是经常检测这个系统,以不断的发现有不完善的地方,并做相应的改善,以保证系统长期有效的维持其ESD的防作用。这样,建立相应的ESD职能部门,并不断的培养其专业技能,提高其ESD防护意识,

也都是ESD防护中不可缺少的一部分。

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,ESD问题越来越严重,问题越来越突出,企业也越来越重视对ESD的防护。

静电是如何产生的

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。

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。

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。

附:

1.什么是ESD?

ESD是代表英文ElectroStatic Discharge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。

2.静电引燃的界限?

静电非导体的引燃电位约30KV。国家标准《防止静电事故通用导则》中5.2.3条指出,静电非导体的电位低于15KV时不会引燃最小引燃能量大于0.2mJ的可燃性气体。但有些情况下,产生引燃的界限还要小,有的标准规定约5KV。防止人体遭受静电非导体电击的带电电位约10KV以下。

3.静电性能的参数?

物体带电的多少常用静电电荷量和静电电压表示,而测量材料如塑料、橡胶、防静电地板(面)、地毯等的防静电性能通常用电阻,电阻率、体积电阻率、表面电阻率、电荷(或电压)半衰期、静电电容、介电常数等。但最常用最可靠的还是电阻及电阻率。

4.静电对人体的影响?

若人体静电超过2-3kV,当人接触接地金属时则会产生静电电击,若静电电压很高,则会对人体心理和生理造成一定的影响。

培训体系ESD培训资料

(培训体系)ESD培训资 料

随着微电子工业制造技术的飞速发展,集成电路的集成度不断提高,采用0.15~0.25mm制造工艺的CMOS和GaAs(砷化镓)器件被广泛使用,其耐击穿电压下限通常只有50V~100V。有着更高集成度的超高速、高频IC器件,采用了特殊的制造工艺,如薄膜技术、浅PN结、GaAs材料、微小封装等,其对ESD、电浪涌、机械应力、热应力等更为敏感,有的VMOS器件耐压只有30V。这就给含有上述静电敏感器件产品的生产制造过程提出了更严格的静电防护要求。 A、静电现象 壹、何为静电? 静电就是物体表面过剩或不足的相对静止电荷,它是电能的壹种表现形式。静电是正负电荷于局部范围内失去平衡的结果,是通过电子转移而形成的。这些不平衡的电荷,就产生了壹个能够衡量其大小的电场,称为静电场,它能影响壹定距离内的其它物体,使之感应带电,影响距离之远近和其电量的多少有关。 二、静电放电(ESD)现象 静电放电(ESD),就是具有不同静电势的实体之间发生电荷转移。例如: 1、雷电。 2、小实验:有机玻璃用丝绸或棉布摩擦后产生静电,能吸住小纸屑。 3、于空气较干燥的冬天,脱下合成纤维衣服时发出劈啪声,夜间可见火花(空气击穿场强为 30KV/cm)。 4、穿化纤内衣容易皮肤过敏是怎么回事?换棉质内衣试试! 三、静电的可利用之处和危害 可利用之处:力学效应——异性相吸,同性相斥 静电吸附特性已被广泛用于静电成像、复印、喷涂、植绒、除尘等实践中。 静电的危害: 就电子工业而言,静电放电能够改变半导体器件的电气特性,使之退化或者完全毁掉。静电放电仍可能干扰电子系统的正常运行,导致器件故障或瘫痪。 1、第壹艘阿波罗载人宇宙飞船,由于静电放电(ESD)导致火灾和爆炸,三名宇航名全部丧生。

相关主题
相关文档
最新文档