 UNESD联合净界--静电防护教程 目录 一、ESD防护基础知识 二、电子产品生产厂ESD防护技术 三、ESD检查测试仪器和方法 四、ESD S20.20 标准讲解 五、ESD体系建设 六、ESD审核  一、ESD防护基础知识 · 什么是静电？ 物体表面过剩或不足的相对静止的电荷静电是一种电能，它留存于物体的表面，是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果 · 什么是静电现象？ 电荷产生和消失过程中产生的电现象的总和  · 例举现实生活中的静电现象 · 1.寒冬的夜晚，脱毛衣的时候，是否会看到闪闪的火光，听到’嗤嗤’的声音 2.干燥的深秋，拿塑料的梳子梳头发，有时候是否发现头发能被梳子吸起来 3.或者偶尔之间碰到某个物体，突然感觉被针刺了一下 4.射极管式的监视器或电视机屏幕，手碰触时会有触电的感觉  · 静电是怎么产生的呢？ 静电产生的根本是：电子和离子的不平衡 任何物质都是由原子组合而成，而原子的基本结构为质子、中子及电子。将质子定义为正电，中子不带电，电子带负电。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负电平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是由于外界作用如摩擦或以各种能量如动能、位能、热能、化学能等的形式作用会使原子的正负电不平衡。在日常生活中所说的摩擦实质上就是一种不断接触与分离的过程。有些情况下不摩擦也能产生静电，如感应静电起电，热电和压电起电、亥姆霍兹层、喷射起电等。任何两个不同材质的物体只要接触后分离就能产生静电，流动的空气当然能产生静电。  · 为什么流动空气会产生静电呢？ 因为空气也是由原子组合而成，所以可以这么说，在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电。要完全消除静电几乎不可能，但可以采取一些措施控制静电使其不产生危害。  静电产生的途径和现象 1.摩擦起电摩擦是一个不断接触和分离的过程，实质上是物体接触分离造成正负电荷不平衡的过程。当两种具有不同的电子化学势的材料接触时，电子将从化学势高的材料向化学势低的材料转移现象：人员走动导体之间的摩擦是否会产生静电？  静电产生的途径和现象 2.剥离起电 两个紧密接触的物体在外力作用下迅速分离，一些电子从一个物体转移到另一个物体上，使两者都带电。 同种物质间的剥离或不同物质间的剥离都会产生静电现象：撕不干胶、传送带不干胶带和传送带如何解决？  3.断裂起电 物质破断后能在宏观范围内导致正负电荷的分离；如固体粉碎、断裂 4.传导起电 针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物体接触，将发生电荷转移  5.感应起电 针对导电材料而言，导体靠近带电体时，由于电场的作用使导体带电 6.其他：如流动、热电、光电、压电等 什么是热电效应、光电效应和压电效应？  什么是热电效应、光电效应和压电效应？ (热电效应：受热物体中的电子随温度梯度由高温区向低温区移动，所产生的电流或电荷堆积的现象。 光电效应：在光线的照射下，金属物体中的电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，发射电子，如光电二极管。 压电效应：某些介质在受到机械力而发生拉伸或压缩时，介质的表面出现一种电荷的现象，如石英) 液体的流动或喷射会产生静电吗？ 液体在流动、喷射、飞溅等剧烈晃动过程中可能会产生十分危险的静电。 流动带电有三种情况： 1. 当液体在介质管道中因压力差的作用而流动时，扩散层上的电荷被冲刷下来，随液体做定向运动，形成电流。 2.液体中含有杂质，可以直接离解成为正负离子，流动时产生明显的静电。 3.当悬浮在液体中的微粒沉降时，会使微粒和液体带上不同性质的电荷，在容器的上下部产生电位差。 喷射起电：当液态微粒从喷嘴中高速喷出时，微粒会把一种符号的电荷带走，另一种符号的电荷留在喷嘴上，使喷嘴和微粒带上不同符号的电荷。 如油罐车泄油、喷出溶剂 气体会产生静电吗？ 物体经过摩擦后会带哪种电荷？   · 静电与直流或交流电有何区别？ ·
 · 静电的特点 1. 高电位：可高达数万伏或数十万伏 人体对静电电压的感觉是怎样的？ 2. 低电量：静电流多为毫安级（尖端瞬间放电除外） 3. 作用时间短：微秒级 4. 受环境影响大：特别是湿度，当湿度上升时，静电荷积累成反比例减少，静电压下降 5. 湿度对静电电压的影响到底有多大？  · 人体对静电电压的感觉 ·
 · 湿度对静电电压的影响
一般来说，静电存在于物体的表面，不会造成任何的影响，静电是通过何种方式产生危害的呢？ ·  · 什么是静电放电？ ESD（Electrostatic Discharge or Electrostatic Dissipative）--- 静电放电或静电释放 ESD是指处于不同静电电位两个物体间的静电电荷的转移。这种转移的方式有多种，如接触放电、空气放电等 · 静电放电模型有哪些？  · 静电放电的方式 人体模型（HBM-Human Body Model） 由于人体活动而使人体产生静电，这电荷通过手指或其他部位流入ESD敏感的装置内，再经该装置放电到地上去，瞬间的数安培的电流将造成ESD敏感装置损坏。  · 机器模型（MM-Machine Model） 指机器本身积累了静电，如机器手臂，在组装过程中，机器碰触静电敏感元器件，会通过敏感组件快速放电，瞬间的数安培电流会直接烧坏组件本身 · 带电器件放电模型（CDM-Charged Device Model） 敏感器件因摩擦或其他因素使敏感器件内部积累了静电，在处理过程中直接遇地放电，瞬间的大电流造成内部损伤  · 静电放电的危害  · 静电危害的方式 1. 吸附尘埃 对微电子生产业影响很大，在现代大规模集成电路生产中，如果静电吸附几微米的尘埃在芯片上，会造成十几根芯线之间的绝缘阻抗，引起短路，使芯片损坏 2. 静电放电 当带电物体与一些导体接触时或靠得很近时，电荷会找到一条途径突然放掉，瞬间产生高电能，如途径是半导体电路，就会产生静电损坏 3. 静电感应 感应放电产生的宽频带脉冲干扰可对计算机和低电平数字电路发生反转效应或导致仪器运转失常 · 静电危害有什么特点？  · 静电危害的特点 隐蔽性：一般情况下，人体不能直接感知2KV以下的静电放电，而接触到电子产品元器件时，会不知不觉受到伤害潜在性：有些电子元器件受到静电损伤后仅表现出某些参数的下降，或使产品出现可自愈的击穿，或其他非致命的损害，但随着工作时间的延长，最终发生致命失效损坏的随机性：可能在产品从进料一直到出货的所有过程都会受到静电损坏的威胁，具有很大的随机性失效分析的复杂性：静电放电造成器件损伤的分析工作非常困难，一是需要高精密的仪器设备，二是与其他原因造成的损伤难以区分严重性：表面上看来只影响了制成品的用户，但实际上亦影响了各层次的制造商，如：维修费、赔款及公司的声誉等等 · 敏感元器件因静电引起失效的模式有哪些？  · 敏感元器件因静电引起失效的模式 电子元器件由静电引起的失效模式主要有两种：1. 突发性失效 ---- 10% 指元器件受到静电损伤后，突然完全失去其规定的功能，主要表现为开路、短路或参数严重漂移  2. 潜在性失效 ---- 90% 指静电放电能量较低，仅在元器件内部造成轻微损伤，放电后器件电参数仍然合格或略有变化，但器件的抗电过应力已经明显减弱，或使用寿命明显缩短，工作一段时间后将进一步退化，直至造成彻底失效  · ESD对电子业造成的损失案例 案例1 2004年杭州硅宝化工有限公司发生火灾，起火的是一个约300平方米的存放化学物品仓库，损失10万余元，据消防部门调查，火灾原因是该公司两名员工对六甲基硅氮烷进行倒料时，产生静电，引起火灾案例2 1992年北京某航天研究所在组装调试’资源卫生’上使用的一种仪器时，因人体静电导致2支价值6000美金的进口并遭禁运的CCD器件(MOS器件)失效，几乎影响卫生的发射进度案例3 HP公司曾做过实验，共87pcs功能OK的IC，不做静电防护的40pcs经过人员的多次取放后测试，仅7pcs OK，而做了静电防护的47pcs经过人员的多次取放后测试，全部OK案例4 日本曾对不合格的电子产品进行过解剖分析，发现45%的不合格器件是由静电放电造成；美国也在上世纪八十年代初做过统计，每年由于静电造成的损失高达100亿美金 · 预防ESD潜在损伤的方法有哪些？  · ESD防护的方法（原则） “防” ---- 防止静电场，有效抑制或减少静电荷的产生，严格控制静电源 “泄” ---- 迅速、安全、有效地消除已产生的静电荷，避免静电荷的积累 “控” ---- 对所有防静电措施的有效性进行实施监控，定期检测、维护和检验 · 哪些元器件需要进行ESD防护呢？  · 元器件的敏感度分级 电子组件根据对ESD的敏感度区分ESDS的等级以下是在HBM、MM和CDM模型下的ESDS的分级
ESDA人体模型下的敏感度分级 ·  · ESDA机器模型下敏感分级
 · ESDA带电器件模型下的敏感分级
 · 部分元器件的ESD敏感度
 · 静电防护区的防护级别 ESD防护区等级设置的基本考虑 HBM的考虑：人体接地的实现以降低人体静电压，一般以100V/35MΩ为基本要求 MM的考虑：一般以器件接触导体接地实现为基本要求 CDM的考虑：确保器件本身或应感应带电的电压小于50V，一般以2000V静电源12inch以上距离为基本要求  标准参考 早期的标准和目前国内的标准（GJB3007）分为100V和1000V两个级别 IEC61340-5-1适用100V(HBM) ESDA S20.20适用100V(HBM)实际做法 EPA可以根据敏感度的要求做相应的定义 目前HBM100V的控制手段较为成形，多数企业以此的设计作为基本参照，根据敏感度的要求做相应的调整 · 哪些方面需要进行ESD防护？  ESD防护的具体项目 1 环境控制---地板、温湿度、工作台、工装夹具和设备、运载工具等等 2 人员控制---工衣、鞋、接地、个人物品、取放等等 3 包装材料控制---原材料、周转材料、包装材料等等 4 人员训练 使用哪些方法来控制呢？  ESD防护的控制方法 一、 接地 二、 增加湿度 三、 使用静电消除器 四、 使用抗静电材料 五、 降低磨擦速度                                                                                                     |
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