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1、2006-2-22日修订日修订(一期一期)世成电子世成电子ESDESD静电防护教材静电防护教材世成电子静电防护训练课程大纲1.1.静电放电静电放电ESD的介绍的介绍2.如何进行静电防护如何进行静电防护3.ESD防护的物品设备介绍防护的物品设备介绍2静电放电ESDESD介绍第一节第一节第一节：静电基本常识第一节：静电基本常识什么是电荷?电荷测量单位?静电和移动中的电荷?什么是静电？静电泄放静电泄放(ESD)静电静电的基本物理特性的基本物理特性静静 电电 如如 何何 产产 生生?ESDESD的风险？的风险？静电造成的破坏形式？静电造成的破坏形式？静电造成的损害？静电放电三种模式？4 闪电的产生闪电

2、的产生,相信许多人心中曾有过的疑惑相信许多人心中曾有过的疑惑.每一个向下击落的闪电每一个向下击落的闪电,都是由于雷电云层中释放出的大量积累电荷至地球表面。都是由于雷电云层中释放出的大量积累电荷至地球表面。51.1基本概念-什么是电荷什么是电荷?接触面接触面当二种材料接触,由於在材料A中其原子核对其最外围電子的吸收力较小,因此附到材料B上,最后A极性为“+”,B为“-”.于是产生了正,负两种电荷.61.1基本概念电荷测量单位电荷是用库仑为计量单位；一库仑等于6.251018个电子；电子带电量等于1.60210-19库仑。71.1基本概念静电和移动中的电荷当在物体上的电荷是静止时，它便是静电；当电

3、荷移动，就形成电流；当1库仑电荷在1秒中通过被测量的一点时，电流为1安培。8微型闪电也有可能自己微型闪电也有可能自己创造出来创造出来.首先首先,将你的鞋子沿着将你的鞋子沿着地毯拖行地毯拖行,鞋子由地毯鞋子由地毯吸引电子吸引电子,使你带有静使你带有静电荷电荷.9然后伸手靠近金属然后伸手靠近金属门把如同雷电云层门把如同雷电云层下的大地接受并消下的大地接受并消散积累在你身上的散积累在你身上的静电荷静电荷;当你靠近门当你靠近门把时把时,电弧如微型闪电弧如微型闪电般产生电般产生.10这个由我们所产生这个由我们所产生,能够能够目视及感应的静电泄放目视及感应的静电泄放,持续时间不超过持续时间不超过1 1秒秒

4、;且且其涵盖的范围由其涵盖的范围由20002000V-V-25000V.25000V.11然而我们身边的一般物然而我们身边的一般物体却常常潜在低于体却常常潜在低于20002000V V的静电的静电.只要静电压达到只要静电压达到2020V-V-远低于人类所能感远低于人类所能感应到的防卫应到的防卫;快速移动的快速移动的静电荷便能够击伤或损静电荷便能够击伤或损坏敏感元件坏敏感元件.12若两物体间的电位差足够大，则一物体上的电荷会穿破中间的障碍，跑到低电位的物体上，我们把这种现象叫“静静电泄放电泄放”皆称为皆称为Electrostatic Electrostatic Discharge,Dischar

5、ge,或或ESD-ESD-“静电静电泄放泄放”。然而，是什么然而，是什么原因造成原因造成ESDESD？1.1基本概念ESD13如同我们先前看到的如同我们先前看到的,二物体相互摩擦造成电二物体相互摩擦造成电荷转移。当鞋子摩擦地荷转移。当鞋子摩擦地毯，电子便经由地毯转毯，电子便经由地毯转移到鞋子及人体，并以移到鞋子及人体，并以负号作表示。正负电荷负号作表示。正负电荷的产生是因为两物体是的产生是因为两物体是由不同材料组成。由不同材料组成。14因此，在这个例子中因此，在这个例子中胶底些与人体由尼龙胶底些与人体由尼龙地毯获得额外的电子，地毯获得额外的电子，使人体带负电（用静使人体带负电（用静电压测试器可

6、以明显电压测试器可以明显的看出的看出）15同时，地毯因失去同时，地毯因失去电子而带正电，人电子而带正电，人体的静电压升高，体的静电压升高，使人体必须经过任使人体必须经过任一导电性物体泄放。一导电性物体泄放。因此当你接触门把因此当你接触门把时电火花便产生，时电火花便产生，-这就是这就是ESDESD。16当两相同材料的物体当两相同材料的物体接触分离后也会产生接触分离后也会产生静电，特别是一般的静电，特别是一般的塑胶制品。塑胶制品。左图为而胶带相互排左图为而胶带相互排斥的现象，所带的电斥的现象，所带的电荷相同。荷相同。17当人体处于高电场的环境当人体处于高电场的环境当人体处于高电场的环境当人体处于高

7、电场的环境中中中中,虽然不接触带点的物虽然不接触带点的物虽然不接触带点的物虽然不接触带点的物体体体体,但也回产生强大的电但也回产生强大的电但也回产生强大的电但也回产生强大的电压压压压.181.1基本概念-什么是静电？*结论结论:静电静电一般是指一般是指 静止静止 电电荷荷,指物体表面出現不平衡指物体表面出現不平衡电电子子,由不足或由不足或过过剩的電子剩的電子总总量決定表面量決定表面电电荷量荷量,电电子不足帶正子不足帶正电电,电电子子过过剩帶剩帶负电负电.注意：电荷如果保持在注意：电荷如果保持在注意：电荷如果保持在注意：电荷如果保持在 静止状态静止状态静止状态静止状态下是安全的下是安全的下是安全

8、的下是安全的!19静电静电静电静电的基本物理特性的基本物理特性的基本物理特性的基本物理特性1.有吸引或排斥的力量.(2.有电场存在,与大地有电位差.(3.会产生放电电流.(14r)1.1基本概念-静电的基本物理特性201.1基本概念-静 电 如 何 产 生?*静电的产生有四个途径。静电的产生有四个途径。静电的产生有四个途径。静电的产生有四个途径。1.1.1.1.接触分离（最常见的接触分离（最常见的接触分离（最常见的接触分离（最常见的“摩擦摩擦摩擦摩擦”）:当两个当两个物体表面物体表面紧紧密接触密接触,然后在分然后在分开时开时,一一个个物体的表面就物体的表面就会会因失去因失去电电子而子而带带正正

9、电电荷荷,而另一而另一个个物体的表面也物体的表面也会会因因得到等量的得到等量的电电子而子而带带 负电负电荷荷.2.2.2.2.感应生电感应生电感应生电感应生电 当帶电的物体产生静电场時,感应生电现象就产生了.如果你将一块导电体放置于感应导体中,它将会获取静电荷,而全然不必与原帶电子接触.3.3.3.3.电容效应电容效应电容效应电容效应4.4.4.4.压电效应压电效应压电效应压电效应21+Hand人手Asbestos石棉Glass玻璃HumanHair人發Nylon耐隆Wool羊毛Lead鉛Silk絲Paper紙張Cotton棉花Steel鋼鐵Wood木材AcetateRayon醋酸螺瑩絲Orl

10、on奧龍Saran莎冉樹脂(包食物用透明膜)Polyethylene聚乙烯樹脂-Teflon鐵氟龍ESD的风险更多正电更多正电更多负电更多负电制造业中常用制造业中常用的材料的材料221.1基本概念制造工位的静电发生实例人人行走时行走时（鞋鞋底底和地面的摩擦和地面的摩擦、衣服、衣服的的摩擦）摩擦）摩擦摩擦带电带电管路中管路中液体液体、气体的流动、气体的流动流動流動带电带电液体液体、气体从小孔中、气体从小孔中噴出噴出噴出噴出带电带电储存储存槽内液体槽内液体的流动的流动搅拌搅拌带电带电液体液体、气体细小分开的飞、气体细小分开的飞散散 飞沫飞沫带电带电撕掉胶带（撕掉保护膜）撕掉胶带（撕掉保护膜）=剥离

11、带电剥离带电在在带电带电物質物質的附近放置模块的话，模块带电的附近放置模块的话，模块带电诱导诱导带电带电231.1基本概念-ESD的风险24半導体裝置的靜電敏感度半導体裝置的靜電敏感度-靜電敏感器件靜電敏感器件 (Static Sensitive Device Static Sensitive Device 簡稱簡稱SEDSED）25ESD的风险1.1.1.1.而敏感器件只须而敏感器件只须而敏感器件只须而敏感器件只须20202020VoltsVoltsVoltsVolts便能便能便能便能被损坏（大部分被损坏（大部分被损坏（大部分被损坏（大部分1000100010001000voltsvolts

12、voltsvolts）2.2.2.2.大部分的静电破坏是潜在的，并不能够被马上识别出。大部分的静电破坏是潜在的，并不能够被马上识别出。大部分的静电破坏是潜在的，并不能够被马上识别出。大部分的静电破坏是潜在的，并不能够被马上识别出。3.3.3.3.找出静电破坏的证据和根源一般相当不容易，而且成找出静电破坏的证据和根源一般相当不容易，而且成找出静电破坏的证据和根源一般相当不容易，而且成找出静电破坏的证据和根源一般相当不容易，而且成本可能很高。本可能很高。本可能很高。本可能很高。26*主要问题是抵押(1)微污染.因为任何时候晶片本身或空气中的灰尘粒子带 有电荷,在它附近即会出现一个电场,靠近这些材料

13、将感应由此被极化.库伦力F即会出现并将它们拉在一起,如果两者带 有不相同的电荷,那结果更不用说了 1.1基本概念-静电电荷对电子工业的影响由于B上发生极化而感出库伦力F27减少污染的需要 为了消除微污染，对于有的产品即使对大电流不敏感，但对尘埃污染敏感的元件也需要进行静电的防护，如FPC原材料，避免造成FPC异物，28(2)静电失效 大规模的生产,包装或测试过程中,静电放电对电子装置所造成的危害是无须置疑的.随著对器件体积各容限的要求的提高,电路尺寸也已不断地减少,但这也使得器件对静电放电的危害的承受力的将下降.特别是在专为越来越低的工作电压所设计的电路中,微小的电荷就能导致致件损坏.一旦器件

14、在制造阶段发现问题并解决问题所需的费用多花100倍以上.1.1基本概念-静电电荷对电子工业的影响291.1基本概念-静电造成的损害*1.元件吸附灰尘,改变线间的阻抗,影响元件的功能及寿命.2.因电场或电流破坏元件绝缘层和导体,使元件不能工作.(完全破坏).3.因瞬间的电场软击穿或电流产生过热,使元件受伤,但仍能工作,但是寿命受损.301基本概念-静电放电三种模式人体放电模式(EOS/ESD-S5.1)(HumanBodyModel,HBM).顾名思义知道此为借由人体于走动摩擦产生静电，而影响到组件的模式.机械放电模式(EOS/ESD-S5.2）(电场感应模式FieldInducedModel,

15、FIM)指由于外来电场感应产生电荷.带电器件放电模式(EOS/ESD-S5.3)(ChargedDeviceMode,CDM).上述FIM模式中当组件被移离开电场,巧遇机缘将电荷引导接地就变成导接地就变成CDM模式。31电子产品从生产到使用的全过程,从器件制造到插件装焊,整机装联,包装运输直至产品应用都在静电的威胁之下.易遭受靜電破坏的場所32如何进行静电防护第二节第二节第二节如何进行静电防护？第二节如何进行静电防护？ESD防护的首要认知材料的类型认识材料的类型认识材料的类型认识材料的类型认识环境的湿度环境的湿度的考虑的考虑的考虑的考虑防静电工作区靜電防護基本原則原则原则一一:在在静电静电安全

16、安全区域区域使用或使用或安装安装敏感元件敏感元件原则原则二二:用用静电屏蔽静电屏蔽容器容器运送运送敏感元件或敏感元件或电电路板路板原原则则三三:定期定期检测检测所安裝的所安裝的静电防护系统静电防护系统是否操作正常是否操作正常原则四:确保供应商明白及遵从以上三大原则其它静电防护的原则导电性物体的静电消除非导体静电的消除静电防护工作中,作业人员应注意事项34第二节如何进行静电防护第二节如何进行静电防护-防护的首要认知ESDESD的首要认知是的首要认知是:你个人是整个防制过程中最重要的一部你个人是整个防制过程中最重要的一部分分,ESDESD主要症结在于人员的管理问题主要症结在于人员的管理问题.缺乏人员的完全参与缺乏人员的完全参与,任何的防护计划均无法实行任何的防护计划均无法实行.35和电子器件相比之下，我们敏感性极差和电子器件相比之下，我们敏感性极差和电子器件相比之下，我们敏感性极差和电子器件相比之下，我们敏感性极差 ：1 1 1 1。人能。人能。人能。人能*感觉到：感觉到：感觉到：感觉到：20002000200020003000300030003000VoltsVoltsVoltsVolt