ESD基础知识培训材料V1.2(3)

静电放电模式:
ESD/EOS 损坏的方式
直接的方式
间接的方式
金属（小电阻）接触
• 人体带电接触产品 (HBM) • 机器带电接触产品 (MM) • 物体接触带静电的产品 (CDM) 不当操作
• 热拔插 • 带电测试
电磁干扰（EMI） • 高频EMI空气中传播 • 导体中传播
静电感应 • 产品感应带电后与金属接 触造成放电现象(FMI)
EPA（ESD Protected Area)静电保护区域
EPA样板间：
19
4 3
18
7
13
9
6 5
12 20
13
14 2
10
8 15 1
1.传导性轮子
2.耗散性表面
17
3.手腕带测试仪
4.鞋测试仪
5.鞋测试面板
6.手腕带和连线
7.接地线
8.接地
16
9.接地联结点
10.推车接地点
11.脚腕带接地
12.离子风机
什么是ESD？
带有静电的物体靠近或接触另一物 体，只要它们之间存在电势差，就 会发生静电荷传递。这种静电荷传 递过程我们称之为静电泄放(ESD)。 当这种静电荷传递的过程强度足够 大，大到可以损坏我们的产品，我 们就称之为ESD事件。
ESD的介绍
Electrostatic Discharge
电磁感应 – 当一个导体材料放置于静电场中并同时接地后发生了电荷的 转移.
+ (失电子) ‐ (得电子)
静电的概念
影响静电的主要因素
1 在地 毯上走路 2 穿ESD安全的鞋在ESD地板上（不使用腕带） 3 穿ESD安全的鞋在ESD地板上使用腕带 4 摩擦绝缘材料
环境相对湿度
10-25%RH 40-60%RH 65-90%RH
35,000V 3,000V
1,500V
200V 15V 3000V
•设计工具，使暴露的电路不能接触工具的金属表面 •在工具的表面使用ESD消耗材料（ESD垫子等）
暴露的
电路 不好
好
好
ESD公式
减少或消除静电荷 （Q）: Q + M = NO ESD
• 为导体进行可靠的接地（对固定金属导体：接地电阻< 1 ohms ,对 移动导 体，ESD材料或不可以接地的导体：接地电阻< 1X10^9 欧 姆。） • 减少或消除摩擦、撕粘胶带等等所有可以产生静电的操作。 • 如有必要，使用离子风机消除绝缘材料上的静电。 • 从工位上拿走不是生产必须的绝缘材料。 • 对于生产工艺必须的绝缘材料和ESD敏感的产品，保持安全距离 （12英寸以上）。
ESD控制方法—接地
人：
•将人体通过手腕带及插孔接地;
•通过ESD的鞋与ESD地面导通；
•通过ESD椅子将行接地
设备和仪器:
•机器及设备直接进行硬接地
•ESD部件进行软接地
工作台表面：
•使用ESD台垫和接地线进行软接地
金属物体
•直接进行硬接地
ESD地线
防静电席接 地
手环接地点
防静电席
硬接地 – 指使用接地线对导体材料进行接地，对地电阻应小于 1 欧姆。 软接地 – 指用较高阻抗物体进行的接地 ，对地电阻应小于1X109 欧姆。
静电的概念
静电(Electrostatic) ： 静电就是指的是静止的电荷 静电是在物体表面上静止的电荷 静电积累在物体表面会形成静电场
静电产生的方法： 摩擦 静电场 传导 不均衡的离子化
静电的概念
任何物质都是由原子构成 =所以任何物体都可以带静电
物体接触
_
_
_
_
+++
+++
_
Material
环境相对湿度
10-25%RH 40-60%RH 65-90%RH
35,000V 3,000V
1,500V
200V 15V 3000V
20V 2V 1000V
5V 0V 300V
同样条件下，湿度越高，产生的静电将会越低。由于湿敏元件需要
所以通常湿度控制在 30%‐‐70%之间 所以有效的控制湿度可以抑制静电大量产生，以降低ESD破坏的风险
“ A”‐3
+3
Net = 0
_
Material
“ B”‐3
+3
Net = 0
_
+++
物体分离
_ _
+++
_
_
_
Material
“ A”‐2
+3
Material
“ B”‐4
+3
Net = +1
Net = ‐1
静电生成原理： 当物体分开或摩擦, 电子移动，使物体失去或得到电子，使其带静电 静电生成可以在任何两个物体之间发生，包括固体，气体和液体等等
ESD控制方法—中和(消除)
离子风机可以消除绝缘物体上产生的大量的静电荷 离子风机的作用是产生大量正负离子，中和目标物体上的电荷
ESD控制方法
ESD 控制 = Man ( 人 ) + Machine (机 ) +Material (料 ) +Method(法 )+ Environment( 环 )
ESD控制方法—屏蔽(生产过程)
人： •穿防静电服，手套，帽子直接对人体进行屏蔽 保护并接地 设备: •机器及设备金属外壳屏蔽内部带电物 绝缘材料： •绝缘材料和工具等物体使用ESD薄膜或法拉第 罩来隔绝内部或外部的静电场
ESD控制方法—屏蔽(产品包装)
防静电包装材料的种类：
电磁屏蔽材料 该材料作为包装时形成会产生法拉第的静电屏蔽效应， 可防止外部静电场穿透屏蔽容器和包装袋，表面电阻为 小于１x103 Ω的材料.
20V 2V 1000V
5V 0V 300V
影响静电产生的主要因素有：
物质的材料：绝缘材料产生静电比导电材料和静电消耗材料 产生的多
环境相对湿度：相对湿度大（空气潮湿）静电产生就少 摩擦的频率：频率越高，产生静电越多 接触面积：接触面积越大，产生静电总量越多
ESD的介绍
ESD 就是静 电 泄 放 （ElectroStatic Discharge）
Man ( 人 )
•手腕带接地; •ESD鞋;ESD椅子; •防静电服;ESD手套… …
Machine ( 机 )
•接地 •与产品接触部件尽量采用ESD材料； •消除或屏蔽电场和干扰……
Material ( 材料 )
•使用导体材料 •尽量使用静电消耗材料 •使用 ESD地板，ESD桌垫 •不用或尽量少用绝缘材料 •使用ESD包装进行保护 •使用ESD周转框和推车进行搬运
ESD 敏感元件由此三大金属接触模式实验来确定其敏感程度
静电放电模式:
(1)人体模型（HBM）:
人体模型指带电的人体通过手指或人体其他部位向接地的器件放 电.
静电放电模式:
(1)人体模型（HBM）－视频:
静电放电模式:
(2) 机器模型（MM）: 许多金属设备或夹具，当带上静电并靠近组件时，会发生设备
一组件之间的快速放电直接烧坏组件本身.
静电放电模式:
(2)机器模型（MM）—视频:
静电放电模式:
(3)带电器件放电模型（CDM）: 器件接触带电体或因感应而带电后接地放电造成内部损伤.
静电放电模式:
(1)带电器件放电模型（CDM）—视频:
ESD控制方法—湿度
1 在地 毯上走路 2 穿ESD安全的鞋在ESD地板上（不使用腕带） 3 穿ESD安全的鞋在ESD地板上使用腕带 4 摩擦绝缘材料
静电的概念
物体电阻与静电的影响：
导体材料 Conductive
静电消耗材料Dissipative
绝缘材料Insulator
104 Ohms 106 Ohms
小于104 Ohms静电可以 通过接地消除 （但消 除速度极快，若与带电 的产品接触反而会造成 ESD破坏）可以在控制 下来接受的材料
104-1011Ohms静电可 以通过他接地消除 （消除速度适中并 安全）消除/泻放静 电的理想材料
13.耗散性工作表面
14.ESD 工作椅
11
15.耗散性地板
16.ESD工作服
17.耗散性货架
18.导电性面板
19.EPA 标记
20.机器
ESD公式
Q + M = ESD
“Q” : 在产品或零部件，工具或其它物体（包括人体）上的 静电荷 （通常是由于摩擦或者是静电感应产生的）
“M” : 与产品或零部件暴露的输入电路进行小电阻的金属联接 “ESD” : 短时间内的大电流损坏产品或零部件，造成 ESD损坏
所以ESD是一个隐藏的敌人，我们大家需要统一认识，严格按照ESD管理要 求来操作产品。
ESD的危害
Lightning VS. ESD
200MV 30kA 30us
15kV 45A 80nS
ESD的危害
被ESD损毁的产品
静电荷在存在电势差的物体和产品之间传递，在短时间 内产生瞬间的电流 因此静电放电现象有高电压、低电流、作用时间短、受湿度影响大的 特点
109 Ohms 1011 Ohms
大于1011Ohms静电不 能通过接地消除（消 除速度特别慢）正负 电荷停留在物体表面 并形成静电场影响周 围物体带电
106 — 109Ohms是最理想的ESD材料 对不同的材料控制静电则有有不同的控制方法
静电的概念
• 材料特性与静电的影响：
• 玻璃 • 尼龙 • 羊毛 • 丝绸 • 纸张 • 聚亚氨脂 • 棉花 • 木材 • 硬橡胶 • 聚脂薄膜 • 丙烯酸 • 聚酯 • 特弗龙