ESD基础知识培训材料

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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
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
Method ( 方法 )
虹信ESD基础知识培训
制作：产品工程部 日期：2011/9/23
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概要
静电的概念 ESD 介绍 ESD 危害 静电放电模式 ESD控制方法
湿度 接地 屏蔽 中和 ESD 保护区域的样板 ESD公式
ESD相关标识 EPA内的管理要求
人员的防护要求 EPA内环境和设施控制 ESDS操作规范及要求 EPA内材料控制 ESDS产品运输存储 ESD控制不规范项实例
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ESD公式
Q + M = ESD
• 很多人首先试着只是控制 Q ( 静电荷 ) • 但消除M ( 金属联接 ) 通常是最廉价的，最容易的，从长期来说也
_
Material
“ 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
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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)
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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.
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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
环境相对湿度
10-25%RH 40-60%RH 65-90%RH
的现象
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ESD的危害
潜在性失效 失效通常无法在正常的生产过程中检查出来 只有部份的功能和性能受到了一定的影响 元件寿命受到了比较大的影响
实际生产中静电放电失效模式主要为潜在失效。据统计，潜在失效约占９ ０％，潜在性失效通常无法在生产过程中检测出失效，这使得公司的产品 品质下降，成本提高，客诉增多，信誉受损.
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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 接触分离 不均衡的离子化
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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
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_
_
_
+++
+++
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
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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.
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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.
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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
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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. 抗静电材料 能抑制摩擦生电的材料，摩擦电压小于200V的 材料
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ESD的危害
` 如果您在地毯上拖足而行时，电荷将会从地毯转移到您的身体，并使 您带有过多电荷。当您触摸门把捏手时，这时会出现静电放电现象!
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ESD的危害
静电荷级别
示例
感觉到静电放电，
当下车时，手接触到汽车金
电荷应达到了
属部件；走过地毯后，手接 触到门把捏手
3,000 伏（直流静电压）
听到静电放电的声音，电 在干燥天气时，用布擦拭汽
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
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ESD控制方法—接地
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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
用这个公式来帮我们理解如何解决ESD问题
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
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ESD介绍
ESD 就是静 电 泄 放 （ElectroStatic Discharge）
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ESD的危害
Lightning VS. ESD
200MV 30kA 30us
15kV 45A 80nS
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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
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ESD的危害
突发性实效 失效能够通过正常的生产过程中检查出来 元件通常损坏后能被检查出金属熔断，接点破损和氧化
荷应达到了 5,000 伏 车仪表板
（直流静电压）
看到静电放电，电荷应达 闪电或使用静电放
到了 10,000 伏（直流 电枪
静电压）
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ESD的危害
人体能够感觉的到的最小的ESD静电压为3000V，而很多的电 子元件的敏感程度都已经达到了250V以内,对于某些精密的电 子元件通常在100V以内，最敏感的甚至达到了5V左右
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椅子将进行接地
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。
静电消散性材料 具备一定的导电率以便静电荷被耗散掉， 但导电率不可大到产生危害的程度 表面电阻1x104‐1x1011Ω的材料
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ESD控制方法—屏蔽
Michael Faraday
´法拉第罩就是有洞的导 体
´当法拉第笼放在静电场 时,电荷停留在外部的表 面不能渗透到内部
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ESD控制方法—中和(消除)
1. 没有金属联接:
Q + M = ESD
2. 没有静电荷 :
Q + M = ESD
3. 没有静电荷和没有金属联接: Q + M = ESD
没有ESD损坏 没有ESD损坏 没有ESD损坏
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ESD公式
消除金属联接（M）: Q + M = NO ESD
• 避免金属联接的方法：
•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）
•预防 （创建ESD安全的环境,人员培训） •保护 （保护对ESD敏感的产品或零部件，避免 金属接触 ） •屏蔽 （对非ESD安全的物品进行法拉第或距离 屏蔽 ） •消除 （通过接地，离子化消除产生的静电）
Environment ( 环境 )