《ESD知識和控制》課件

ESD知識和控制歡迎參加本次關于靜電放電（ESD）知識和控制的培訓。我們將深入探討ESD的基本概念、危害及防護措施，幫助您更好地保護電子設備。ESD的基本知識定義靜電放電是指兩個電位不同的物體間的電荷轉(zhuǎn)移。常見場景日常生活中，走路摩擦地毯后觸碰金屬物體會產(chǎn)生火花。影響因素濕度、溫度、材料特性等都會影響靜電的產(chǎn)生和積累。ESD產(chǎn)生的原因1摩擦電效應不同材料接觸分離時，電子轉(zhuǎn)移導致電荷分離。2感應帶電體靠近中性體，引起中性體電荷重新分布。3傳導帶電體直接接觸中性體，電荷轉(zhuǎn)移至中性體。ESD的危害及危害機理器件損壞高電壓擊穿半導體結(jié)構(gòu)，導致器件永久性失效。性能退化反復ESD應力可能導致器件參數(shù)漂移，影響長期可靠性。潛在隱患輕微ESD可能不會立即導致故障，但會降低器件壽命。ESD測試方法和標準人體模型（HBM）模擬人體觸摸放電，電壓范圍2kV-8kV。機器模型（MM）模擬設備放電，電壓范圍100V-500V。帶電器件模型（CDM）模擬帶電器件放電，電壓范圍250V-2kV。靜電荷生成的原理接觸兩種材料表面接觸，電子轉(zhuǎn)移。分離材料分離時，電子無法完全回流。積累重復接觸分離過程，靜電荷不斷累積。靜電荷的累積與放電1電荷積累2電位差增大3擊穿空氣4電荷快速轉(zhuǎn)移5放電完成靜電荷累積到一定程度后，會突破空氣絕緣強度，形成放電通道。靜電放電的模式火花放電高壓下空氣被電離，形成明亮的火花。電暈放電尖端處電場強度大，產(chǎn)生局部電離。刷形放電介于火花和電暈之間，呈現(xiàn)刷狀光芒。ESD的防護措施1消除靜電源2控制環(huán)境3人員防護4設備防護有效的ESD防護需要綜合考慮各個環(huán)節(jié)，建立完整的防護體系。人體模型(HBM)1定義模擬人體觸摸放電的測試模型。2等效電路100pF電容串聯(lián)1500Ω電阻。3測試電壓通常為2kV、4kV、6kV和8kV。4應用廣泛用于評估器件ESD耐受能力。機床模型(MM)200pF等效電容模擬機器設備中的寄生電容。0Ω等效電阻幾乎沒有限流電阻，放電電流較大。500V最大測試電壓通常測試電壓不超過500V。充電器件模型(CDM)模擬場景帶電器件直接接觸接地金屬表面放電。特點放電電流大，上升時間短，持續(xù)時間約1ns。測試方法器件充電后，引腳接地放電，測量電流波形。ESD防護元件和材料多種防護元件和材料可用于ESD防護，包括TVS二極管、防靜電包裝等。靜電離子化裝置原理產(chǎn)生離子高壓電場使空氣分子電離。離子擴散正負離子向周圍空間擴散。中和靜電離子與帶電物體結(jié)合，中和電荷。靜電離子化裝置的種類風扇式適用于大面積空間，離子分布均勻。手持式靈活方便，適用于局部區(qū)域靜電消除。離子棒適用于生產(chǎn)線，可長時間連續(xù)工作。靜電離子化裝置的應用潔凈室防止靜電吸附粉塵，保持環(huán)境潔凈度。電子制造保護敏感元器件，提高產(chǎn)品良率。印刷行業(yè)消除紙張靜電，防止卡紙和質(zhì)量問題。靜電吸附裝置的原理1靜電場產(chǎn)生高壓電源在電極間建立靜電場。2物體極化物體在靜電場中發(fā)生極化。3靜電吸附極化物體與電極之間產(chǎn)生吸引力。靜電吸附裝置的種類平板式適用于大面積材料吸附，如薄膜、紙張等。滾筒式用于連續(xù)運動的材料，如印刷、涂布等過程。懸臂式靈活性高，適用于機械手臂末端的吸附操作。靜電吸附裝置的應用半導體制造晶圓傳輸和固定，確保精確定位。平板顯示生產(chǎn)大尺寸玻璃基板吸附，防止變形。印刷行業(yè)紙張和薄膜材料的精確輸送和定位。靜電消除裝置的原理1電荷檢測2離子產(chǎn)生3離子輸送4電荷中和靜電消除裝置通過產(chǎn)生正負離子，中和物體表面的靜電荷，實現(xiàn)靜電消除。靜電消除裝置的種類空氣電離式利用高壓電場電離空氣分子，產(chǎn)生離子。軟毛刷式通過導電毛刷直接接觸物體表面消除靜電。放射性同位素式利用放射性同位素電離空氣，應用受限。靜電消除裝置的應用靜電消除裝置在電子制造、印刷、塑料加工等多個行業(yè)廣泛應用。潔凈室內(nèi)的靜電控制環(huán)境控制保持適當濕度，使用靜電耗散地板。人員防護穿著防靜電服，使用靜電消除鞋。設備防護安裝離子化裝置，使用防靜電工作臺。材料管理使用防靜電包裝，避免絕緣材料。電子設備的靜電控制1器件級防護2電路板級防護3系統(tǒng)級防護4外殼防護電子設備靜電防護需要多層次設計，從芯片到外殼都要考慮。IC封裝與靜電防護ESD保護電路在芯片輸入輸出端集成ESD保護結(jié)構(gòu)。封裝材料選擇使用低靜電電荷積累的封裝材料。引腳布局優(yōu)化合理布局引腳，減少ESD敏感區(qū)域。靜電仿真與分析工具ESD仿真軟件模擬ESD事件，優(yōu)化電路設計。場強分析工具計算靜電場分布，識別高風險區(qū)域。電路模型提取器從版圖提取寄生參數(shù)，提高仿真精度。靜電防護設計的實踐1需求分析確定產(chǎn)品ESD防護等級要求。2電路設計集成ESD保護電路，優(yōu)化布局布線。3材料選擇選用適當?shù)姆漓o電材料。4測試驗證進行ESD測試，驗證防護效果。ESD檢測與認證IEC61000-4-2國際電工委員會ESD抗擾度測試標準。ANSI/ESDS20.20美國ESD控制程序認證標準。JEDECJESD22-A114集成電路HBMESD測試標準。靜電防護的管理制度制定政策建立全面的ESD防護管理政策。培訓教育對員工進行定期ESD防護培訓。設備維護定期檢查