ESD静电防护基础知识(中英文版)
ESD静电防护基础知识
内容项目：
一.ESD定义原理及产生简介 二.静电标准及静电器材 三.ESD展,电子产品制作工艺将越来越 细小,越来越复杂,半导体材料的质量要求也是越来 越高的.而静电对半导体的破坏却因半导体的高集 成化而变得更加容易。
2.为了产品的质量和提升客户的满意度,我们必须在 任何时刻,任何制程皆须注意静电破坏之问题,避免 于生产过程中之零件,产品遭受到静电之破坏,进而 有效迖成我们的质量目标。
三.ESD防止与要求
3.1 静电的消除方式
◆傳導 Conduction(導電桌墊 靜電鞋) ◆遮蔽 shelter(靜電袋) ◆接地 Grounding (設備工具) ◆中和 Air ionizer(離子風扇) ◆增加環境濕度
3.2 抗靜電材料(袋、托盤、盒等)
此種材料不會產生靜電荷,或僅產生微量的靜電荷(通常在100V以下).其物質阻抗均在106Ω> R<1011Ω之間,靜電消散時間<2sec.使用時需注意： (a)避免使用尖銳物品刮壞表面金屬層 (b)封閉的導電袋或容器才有完全之保護 (c)表面塗層必須考慮其有效期
◆局部损坏：部分功能退化。 ◆潜在损坏：部分功能退化，使用中继续退化，
直到完全失效。 ◆暂时失效：数据电路中的功能受到干扰或数
据遗失。
2.2防静电介绍及规格要求
◆包装材料 ◆储存和运输材料 ◆人体接地材料 ◆台垫/地板 ◆工衣/手套/手指套 ◆工作台/运货推车 ◆离子风机
2.2.1 导電地板
規格: 2.5*104 Ω ~ 1.0*106 Ω 功用: 依導電鞋將人體所帶之靜電有效疏導給地
1.6 静电放电形式
◆靜電放電大概可分為:火花放電﹑電暈放電﹑刷狀放電﹑大量粉堆放電、 射狀放電﹑等形式放電。
ESD静电防护知识介绍
了解产品及周边环境
了解产品性质
包括材料、结构、功能等，以便分析其静电敏感程度。
了解周边环境
包括空气湿度、温度、洁净度等，以便评估静电放电的风险。
选择合适的ESD防护材料
导电材料
选用具有良好导电性能的材料，如金属、碳纤维等，可有效引 导静电荷的释放。
耗散材料
选用高耗散系数的材料，如导电泡棉、导电布等，可吸收静电 荷并延缓其释放。
完善接地措施
增加滤波器和电磁屏蔽措施，防止静电放电 信号进入产品。
采用可靠的接地方式，将静电荷引导至大地 ，降低产品受静电放电的风险。
06
ESD静电防护日常管理与维护
人员培训与操作规范
静电防护意识培训
提高员工对ESD静电防护重要性的认识，了解静电防护基本知识和技能。
操作规范制定
针对企业的实际情况，制定ESD静电防护操作规范，包括人员操作流程、设备使 用注意事项等。
屏蔽材料
选用具有电磁屏蔽性能的材料，如金属网、导电涂料等，可防 止静电放电对产品产生干扰。
制定全面的ESD防护方案
优化产品结构
合理安排产品的布局和接口，降低静电放电 的风险。
选择正确的接口和连接 方式
采用防静电接口和连接方式，如ESD插头、 ESD插座等，以避免静电放电对产品的影响 。
加强滤波和屏蔽
制造业生产线上的设备和产品，如汽车零部件、机械设备等，对静电荷较为敏感 ，静电放电可能导致设备故障或产品损坏。
仓库和运输过程中的静电防护
仓库和运输过程中产生的静电荷容易引发火灾和爆炸事故，因此需要在仓库和运 输过程中采取防静电措施。
04
ESD静电防护法规与标准
我国ESD相关法规与标准
国家标准GB 17625.1-2012
ESD防护标准(中文版)
出版者：
Electrostatic Discharge Association （静电放电协会） 7900 Turin Road, Bldg. 3 Rome, NY 13440 版权属于静电放电协会，保留所有权力
未事先获得出版者的书面许可，本出版物的任何部分都不得以任何形式复制，在电子的可恢复系统中或其它形式。
Previous Information
Table 2. Personnel Grounding Requirement
Personnel Grounding Technical Requirement
Wrist Strap System2
Product Qualification1
Test Method
A. 环境中的所有导体，包括人员，应该与一个已知接地或人造接地（如在船或飞机上）结合在一起， 或电气联接和相连。如此的连结在所有物体和人员之间建立了一个等电位平衡。只要系统中所有的物体 都处在同一个电位上，静电保护就可维持在高出地电位“零伏特”电压的电位水平上。
B. 环境中的必要的非导体，不能通过与地连接，失去它们的静电荷。空气电离化为这些必不可少的非 导体提供了电荷中和的方式（电路板材料和一些器件的封装就是必不可少的非导体的例子）。为保证配 合静电放电敏感物体的合理的措施的实施，要求对工作场合中必要的非导体上的静电荷所产生的静电放 电危害，做出评估。
< 3.5 x 107 ohms
Compliance Verification
Test Method Required Limit(s)
ESD TR53 Garments Section
ESD TR53 Garments Section
< 1 x 1011 ohms < 1 x 109 ohms
ESD(静电防护)
esdESD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。
一.ESD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。
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。
【培训教材】ESD(Electrostatic_Discharge)基础知识共31页
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
esd防护基础知识
esd防护基础知识ESD防护基础知识ESD（Electrostatic Discharge，静电放电）是指由于电荷失衡引起的电流放电现象，是一种常见的电磁干扰问题。
在现代电子产品的制造和使用过程中，ESD对电子元器件和电路板等敏感设备造成的损害是不可忽视的。
为了保护电子设备免受ESD的影响，我们需要了解一些ESD防护的基础知识。
1. 静电的产生和积累静电是由于物体表面电荷的失衡而产生的。
通常，人体和物体与外界摩擦、接触、分离等过程中会发生静电产生和积累。
例如，当我们走动时，鞋底与地面摩擦会导致电荷的积累。
而当我们触摸电子设备时，静电会通过我们的手传递到设备上，造成潜在的风险。
2. 静电放电的危害静电放电可能对电子设备造成直接或间接的损害。
直接损害包括电子元器件的烧坏、损坏或功能失效；间接损害包括数据丢失、系统崩溃等。
特别是在微电子制造过程中，即使微小的ESD放电也可能对电子芯片造成不可逆转的损害。
3. ESD防护措施为了防止静电放电对电子设备造成损害，我们可以采取以下ESD防护措施：3.1 防止静电产生和积累静电产生和积累是ESD发生的前提条件，因此我们可以通过减少或避免静电产生和积累来预防ESD。
例如，穿防静电服、鞋，使用防静电垫和地板，避免使用带电的工具等。
3.2 接地和屏蔽将设备和工作环境进行接地，可以将静电荷释放到地面，从而减少ESD的发生。
另外，对于特别敏感的设备，可以采用屏蔽措施，如金属外壳、金属网罩等，来防止ESD的影响。
3.3 ESD保护器件在电子设备的设计和制造中，可以使用ESD保护器件来吸收和分散静电放电的能量，从而保护敏感的电子元器件。
常见的ESD保护器件包括二极管、TVS（Transient Voltage Suppressor）二极管、ESD防护芯片等。
3.4 培训和教育为了提高员工和用户的意识，可以开展相关的ESD防护培训和教育活动。
通过培训和教育，可以使人们了解ESD的危害和防护措施，从而减少ESD对电子设备造成的损害。
ESD防护基础知识
导体也可能是个问题。因为导体造成快速的放电,以及受到外来感应
最终造成电晕放电或电感破坏现象。
在ESD领域,材料分为绝缘体、导体、静电耗散材料
材料的电特性－绝缘体
限制电子自由移动 很大的体电阻≥1x1011Ω 很少有电子在物体中移动 能够保持大量电荷 在同一种物体的上的不同地方可以保持正电荷和负电荷。 绝缘体的耗散只能通过环境 离子风机、涂防静电液等 ,不能通过自己的表面
材料 包括材料的相对性
接触力
分离速度
环境湿度
在干燥和快速移动活动中使用不当的材料容易产生高静电和增加静电破坏风险
接触面积和表面粗糙情况
决定静电量的主要因素：
静电的产生－摩擦起电环境对静电的影响
相对湿度越高越好 > 60% ；高湿度对于一些考虑 例如腐蚀、污染 不利； 折中湿度要求 45% ~ 75%
静电的损伤方式
硬损伤：器件不能工作 软损伤：ESD减弱了器件或单板 的性能,但仍能通过测试。单板 或器件的特性变差,最终失效。
静电的损伤方式－EOS
ESD能引起电过应力 EOS ,熔化器件的金属部分 EOS有下列特点： 持续时间较长的大电流 对器件的大面积损伤 损伤可以明显观察到
材料的电特性
静电的损伤方式
半导体氧化层周围的电压超过了氧化层介质击穿电压 氧化层越薄,对静电越敏感。 在ESD事件中产生的热量使器件局部过热和使接点融化,过热和短路会损坏器件 热是由放电电流产生的 热能与放电电流的平方成正比
电 介 质 击 穿
热 击 穿
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注：绝缘体不能够被电感生电
静电的产生－电容效应
ESD静电防护手册(中英文)
ESD Manual静电防护手册TABLE OF CONTENTS 目录1. Purpose 目的2. Scope 范围3. Definition 定义4. Responsibility 职责5. Operation Content 作业内容5.1 ESD Control Program ESD 管制方案5.2 ESD Control Program Mgr or Coordinator ESD 管制方案经理或协调员5.3 Update 文件修改与更新5.4 ESD Control Operation ESD 管制作业5.4.1 ESD Protected Area ESD 保护区5.4.2 Training Requirement 培训要求5.4.3 ESD Test requirements ESD 测试要求5.4.4 ESD Grounding System ESD 接地系统5.4.5 ESD Floor Control ESD 地板管制5.4.6 ESD Garment & ESD Cap Control 静电衣服&静电帽管制5.4.7 ESD Shoe Control 静电鞋管制5.4.8 ESD Gloves& Finger Cots Control 静电手套&指套管制5.4.9 ESD wrist strap Control 静电手环管制5.4.10 Equipment ESD Control 设备ESD 管制5.4.11 Fixture& Tools Control 工治具管制5.4.12 Work Surface control 工作台管制5.4.13 ESD Marking ESD 标示5.4.14 ESD Packaging Material ESD 包装材料管制5.4.15 ESD Seating 静电座椅5.4.16 Soldering Iron Control 铬铁静电管制5.4.17 Air Ionizer Control 离子风机管制5.5 Sub-contractor control 外包商管制6.Reference 参考文件。
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Glass:玻璃
Mica:
Factors to consider:
human hair:頭髮 Nylon:尼龍
Wool:毛
Silk:絲
Humidity: 濕度 Speed of separation: 分離速度 Type of material: 材料性質 Contact area: 接觸面積
Aluminum:錫 Paper:紙 Cotton:棉 Steel:銅鐵 Wood:木頭
ESD - 即靜電放電之意.指不同電位的二個物體之間產生的電荷急驟流 動的現象.
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Conductors vs Insulators
帶靜電的導體 Charged Conductor
++ +
IC
+
+
+
++ + + + +
帶靜電的絶緣體 Charged Insulator
--
IC
++ +
-
+
-
+
-
+
Conductor evenly distributes charge over
EOS - 指一個IC材料受到超過其所能負荷的電壓,電流而遭受到破壞 的狀態
Electrostatic Discharge (ESD)-The transfer of electrostatic charge between bodies or surfaces at different electrostatic potential.ESD is a subset of EOS.
After the invention of gun powder by the Chinese,it was no longer a curiosity for anyone manufacturing that product.
靜電現象一直存在於人類歷史中,以前則被認為是一種奇特的異象
Today, special precautions are taken by industries where static sparks could cause an explosion,e.g.., flour mills,hospital operating rooms,etc ..
Amber: Hard Rubber:橡膠
Nickel,Copper,
ESD Best Practical Sharing
TITL QRA
1
Index
• ESD History • Definition of ESD Material • Reduce ESD Damaged Methodology • ESD Check list
Page 3~13 14~17 18~46 47~52
It is believed that 25% of all component failures are a result of ESD.
相信有大約25%的IC材料是因靜電(ESD)的影響而遭破壞
33
Definitions 定義
Electrical Over Stress(EOS)-The exposure of an item to a current or voltage beyond its maximum ratings.
This situation occurs when one or both of the materials are insulators.
但這種情況為發生在其中一種物質為 絕緣體
88
Increasing Positive
Triboelectric Series
Air:空氣 Human Hand:手 Rabbit Fur:兔毛
77
Fundamentals of Static - Tribocharging
磨擦產生靜電
Whenever two dissimilar materials make contact and then are separated, a static charge is created.
二種不同性質的物質碰在一起再分離也會產生靜電.
在今天,靜電所產生的破壞已引起工業界的注意.例如: 麵粉廠的 塵爆, 院的手術過程,IC製造工業等..
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History
Strange failures occurred,and the cause of the problem was not easily seen with the optical microscopes-failure analysis read : cause unknown.
discharges when grounded.
Grounding an insulator neither removes
charge or prevents surface charges.
55
History
Static electricity has been a curiosity for many hundreds of years.
entire surface
平均分佈於整個表面
Opposite polarity charges can
exist on the same insulator.
不同極性的電荷會同時存在絶緣體上
IC
- - - IC
-
-
-
Conductor completely
Insulatoars do not allow charge to flow.
靜電造成一些奇特而不易察覺的破壞,F/A分析的結論往往是: 原因 不明.
EOS/ESD is perhaps the most significant failure mechanism in the electronics industry today.
EOS/ESD對半導體之元件的破壞,可能是當今半導體界最頭痛, 也 是最嚴重的一個問題.
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Why Do We Need ESD Training?
為何需要此ESD訓練課程?
Reminder that ESD is a serious proБайду номын сангаасlem in the entire electronics industry.
提醒所有員工“靜電”對IC材料的破壞是一個非常嚴重的問題, 它是整個半 導體所面臨的一項挑戰.