靜電的產生與預防

1、1ESD產生與預防2ESD是什么ESD是代表英文Electro Static Discharge，即“靜電放電”的意思。ESD是以研究靜電的產生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應如電流熱（火花）效應（如靜電引起的著火與爆炸）及和電磁效應（如電磁干擾）等的學科。近年來隨著科學技術的飛速發(fā)展、微電子技術的廣泛應用及電磁環(huán)境越來越復雜，對靜電放電的電磁場效應如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC）問題越來越重視。3人體與靜電（一）環(huán)境濕度人體活動RH10-20%RH65-90%在地毯上走動35,000V15,000V在已烯樹脂地板上行走12,000V250V在工作臺上操作6,000V100V包說明

2、書的已烯樹脂封皮7,000V600V從工作臺上拿普通塑料袋20,000V1,200V從墊有聚氨基甲酸泡沫的工作椅上站起18,000V1,500V靜電電位4質地不同的工作服和內衣摩擦時人體帶電電壓（kV）工作服內 衣棉紗毛丙烯聚酯尼龍維棉純棉1.20.911.714.71.51.8維尼綸55%、棉45%0.64.512.312.34.80.3聚酯65%、人造絲35%4.28.419.217.14.81.2聚酯65%、棉45%14.115.312.37.514.713.85人體靜電放電的電流波形 t/nsI/A50A100nsU0=40kV 從圖中可以看出，靜電放電過程，其峰值電流可達數十安培，實

3、驗室利用ESD模擬器和電流靶可以觀測到數百安培的靜電放電電流，其電磁輻射場可在附近導線上感應出數百伏乃至上千伏的電壓。50pF100pF100pF50pF50010k人體的電容和電阻 6人體與靜電（二）電擊感覺是由于人體靜電瞬間釋放造成的雖然人體感覺不到1,000伏以下的靜電，仍可能成為設備故障的原因人體帶電量電擊程度1,000V完全沒有感覺3,000V感到刺痛5,000V手掌甚至手腕感到發(fā)麻7,000V手掌感到強烈疼痛、麻痹10,000V整個手都覺得痛，并且感到觸電12,000V感到整個手受到強烈沖擊7靜電放電 通常，積累在物體上的電荷有兩種釋放方式：泄漏；火花。 由于火花放電會引起燃燒爆炸

4、之類災害事故的發(fā)生，所以泄漏是物體放電的首選方式。 由于濕度的關系，物體攜帶的電荷可以通過空氣泄漏。濕度愈高，物體上攜帶的電荷泄漏得愈快。 使用離子發(fā)生器向空氣中釋放與物體攜帶電荷極性相反的電荷，可以與物體攜帶的電荷相互抵消?？諝庵械碾x子將被吸附到物體上，與物體上的電荷中和，空氣中產生的離子愈多，電荷的中和速度就愈快。8電子器件的靜電破壞電壓 通常，人體不會感受到1000KV以下的電壓所產生的放電。 由于大多數電子器件對數百伏電壓產生的放電都會非常敏感，所以元器件的損壞可能來自人們所不能感受到的或看得到的放電。器件類型靜電破壞電壓器件類型靜電破壞電壓VMoS301800OP-AMP190250

5、0MoSFET100200JEFT1401000GaAsFET100300SCL6801000PROM100STTL3002500CMoS2502000DTL3807000HMOS50500肖特基二極管3003000EDMOS2001000雙極型晶體管3807000ECL3002500石英壓電晶體100009靜電對電子產品損害形式靜電的基本物理特性為：吸引或排斥，與大地有電位差而產生放電電流。這三種特性能對電子元件影響如下：靜電吸附灰塵，降低元件絕緣電阻(縮短壽命)。靜電放電破壞，使元件受損不能工作(完全破壞)。靜電放電電場或電流產生的熱使元件受傷(潛在損傷)靜電放電產生的電磁場幅度很大(達幾

6、百伏/米)、譜極寬(從幾十兆到幾千兆)，對電子產器造成干擾甚至損壞(電磁干擾)10靜電的危害靜電是時時刻刻到處存在的，隨著集成電路的密度越來越大，一方面其二氧化硅膜的厚度越來越?。ㄎ⒚譥納米），其承受的靜電電壓越來越低。另一方面，產生和積累靜電的材料如塑料，橡膠等大量使用，使得靜電越來越普遍存在，僅美國電子工業(yè)每年因靜電造成的損失達幾百億美元，因此靜電破壞已成為電子工業(yè)的隱形殺手。是電子工業(yè)普遍存在的硬病毒，在某個時刻內外因條件具備時就要發(fā)作。11靜電破壞的特點隱蔽性人體不能直接感知靜電除非發(fā)生靜電放電,但是發(fā)生靜電放電人體也不一定能有電擊的感覺,這是因為人體感知的靜電放電電壓為23 KV,所

7、以靜電具有隱蔽性。 潛在性有些電子元器件受到靜電損傷后的性能沒有明顯的下降，但多次累加放電會給器件造成內傷而形成隱患。因此靜電對器件的損傷具有潛在性。隨機性電子元件甚么情況下會遭受靜電破壞呢?可以這么說，從一個元件產生以后，一直到它損壞以前，所有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產生也具有隨機動性性。其損壞也具有隨機動性性。復雜性靜電放電損傷的失效分析工作，因電子產品的精、細、微小的結構特點而費時、費事、費錢，要求較高的技術并往往需要使用掃描電鏡等高精密儀器。即使如此，有些靜電損傷現象也難以與其他原因造成的損傷加以區(qū)別，使人誤把靜電損傷失效當作其他失效。這在對靜電放電損害未充分認識之前，常常

8、歸因于早期失效或情況不明的失效，從而不自覺地掩蓋了失效的真正原因。所以靜電對電子器件損傷的分析具有復雜性。12產生靜電危害的過程元件制造過程在這個過程，包含制造，切割、接線、檢驗到交貨。 印刷電路版生產過程收貨、驗收、儲存、插入、焊接、品管、包裝到出貨。 設備制造過程電路板驗收、儲存、裝配、品管、出貨。 設備使用過程收貨、安裝、試驗、使用及保養(yǎng)。 設備維修過程在制造、使用、維修的整個過程中，元件都可能遭受靜電的影響。而實際上，最主要而又容易疏忽的一點卻是在元件的傳送與運輸的過程，其間不但包裝因移動容易產生靜電外，而且整個包裝容易暴露在外界電場(如經過高壓設備附近，工人移動頻繁、車輛迅速移動等)

9、而受到破壞，所以傳送與運輸過程需要特別注意以減少損失，避免無謂之糾紛。13 物體帶電順序表 電荷的移動方向帶正電荷側玻璃云母尼龍羊毛人造絲絹人體皮膚丙烯棉布鋁紙麻琥珀鐵、銅、鎳橡膠金滌綸賽璐珞聚四氟乙烯帶負電荷側14消除靜電的方法通過接地使靜電荷向大地釋放，不使靜電荷積累用離子風機吹出相反電荷的離子風進行中和-+15靜電防護 佩戴防靜電腕帶并接地(靜電從手泄放到大地)防靜電手環(huán)由高導電金屬防靜電松緊帶、活動按扣、彈簧軟線保護電阻及插頭或夾頭組成。使用防靜電墊（地面）/防靜電鞋/襪(靜電從腳導到大地)通過防靜電墊、地面，防靜電椅子、鞋襪，形成組合接地。 實施SRG保證良好的接地（包括金屬線槽、鋼

10、架、空調等全部接入SRG等電位地網）使用防靜電包裝SRG-Signal Reference GridSRG需要注意以下要點：SRG與共用地線有多個接觸良好的接地點。SRG應該以網狀結構連接，柵格寬度不超過1.2米。機房內的所有設備，包括主機、存儲機柜、地板支柱、空調、金屬線槽等都需要連接到SRG上，SRG要接到配電柜的地線排上。1617防靜電手環(huán)注意事項使用防靜電手環(huán)操作時不允許斷開，否則會失去接地作用。防靜電手環(huán)扣得不緊造成人體皮膚與腕帶的接觸電阻變大有些防靜電手環(huán)的電阻就是帶子本身的，當觸及地時使其電阻大大減小，有可能因此造成對人體電擊的危險。防靜電手環(huán)應有專門的帶插座的接地線與地連結，不能