静电的产生与预防.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,2013/3/20,#,1,ESD,产生与预防,2,ESD,是什么,ESD,是代表英文,E,lectro,S,tatic,D,ischarge,，即,“,静电放电,”,的意思。,ESD,是以研究静电的产生与衰减、静电放电模型、静电放电效应如电流热（火花）效应（如静电引起的着火与爆炸）及和电磁效应（如电磁干扰）等的学科。,近年来随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，对静电放电的电磁场效应如电磁干扰（,EMI,）及电磁兼容性（,EMC,）问题越来越重视。,3,人体与静电（一）,环境湿度,人体活动,RH,10-20%,RH,65-90%,在地毯上走动,35,000V,15,000V,在已烯树脂地板上行走,12,000V,250V,在工作台上操作,6,000V,100V,包说明书的已烯树脂封皮,7,000V,600V,从工作台上拿普通塑料袋,20,000V,1,200V,从垫有聚氨基甲酸泡沫的工作椅上站起,18,000V,1,500V,静电电位,4,质地不同的工作服和内衣摩擦时人体带电电压（,kV,）,工作服,内 衣,棉纱,毛,丙烯,聚酯,尼龙,维棉,纯棉,1.2,0.9,11.7,14.7,1.5,1.8,维尼纶,55%,、棉,45%,0.6,4.5,12.3,12.3,4.8,0.3,聚酯,65%,、人造丝,35%,4.2,8.4,19.2,17.1,4.8,1.2,聚酯,65%,、棉,45%,14.1,15.3,12.3,7.5,14.7,13.8,5,人体静电,放电的电流波形,t/ns,I/A,50A,100ns,U,0,=40kV,从,图中可以看出，静电放电过程，其,峰值电流可达数十,安培,，实验室利用,ESD,模拟器和电流靶可以观测到数百安培,的静电放电电流，其电磁辐射场可在附近导线上,感应出数百,伏乃至上千伏的电压,。,50pF,100pF,100pF,50pF,500,10k,人体的电容和电阻,6,人体与静电（二）,电击感觉是由于人体,静电瞬间释放,造成的,虽然人体感觉不到,1,000,伏以下的静电，仍可能成为设备故障的原因,人体带电量,电击程度,1,000V,完全没有感觉,3,000V,感到刺痛,5,000V,手掌甚至手腕感到发麻,7,000V,手掌感到强烈疼痛、麻痹,10,000V,整个手都觉得痛，并且感到触电,12,000V,感到整个手受到强烈冲击,7,静电放电,通常，积累在物体上的电荷有两种释放方式：,泄漏,；,火花。,由于,火花放电会引起燃烧爆炸之类灾害事故的发生，,所以,泄漏,是物体放电的首选方式,。,由于,湿度,的关系，物体携带的电荷可以通过空气泄漏。,湿度愈,高，物体上携带的电荷泄漏得愈快。,使用,离子发生器向空气中释放与物体携带电荷极性相反的电荷,，,可以,与物体携带的电荷相互抵消。空气中的离子将被吸附到物体上，,与物体,上的电荷中和，空气中产生的离子愈多，电荷的中和速度就愈快。,8,电子器件的静电破坏电压,通常，人体不会感受到,1000KV,以下的电压所产生的放电。,由于大多数电子器件,对数百伏电压,产生的放电都会非常敏感，所以元器件的损坏可能来自人们所不能感受到的或看得到的放电。,器件类型,静电破坏电压,器件类型,静电破坏电压,VMoS,30,1800,OP-AMP,190,2500,MoSFET,100,200,JEFT,140,1000,GaAsFET,100,300,SCL,680,1000,PROM,100,STTL,300,2500,CMoS,250,2000,DTL,380,7000,HMOS,50,500,肖特基二极管,300,3000,E,DMOS,200,1000,双极型晶体管,380,7000,ECL,300,2500,石英压电晶体,10000,9,静电对电子产品损害形式,静电的基本物理特性为：,吸引,或,排斥,，,与大地有电位差而产生放电电流,。这三种特性能对电子元件影响如下：,静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻,(,缩短寿命,),静电放电破坏，使元件受损不能工作,(,完全破坏,),。,静电放电电场或电流产生的热使元件受伤,(,潜在损伤,),静电放电产生的电磁场幅度很大,(,达几百伏,/,米,),、谱极宽,(,从几十兆到几千兆,),，对电子产器造成干扰甚至损坏,(,电磁干扰,),10,静电的危害,静电是时时刻刻到处存在的，随着,集成电路,的密度越来越大，一方面其,二氧化硅膜,的厚度越来越薄（,微米,_,纳米,），其承受的静电电压越来越低。,另一方面，产生和积累静电的材料如,塑料,，,橡胶,等大量使用，使得静电越来越普遍存在，仅美国电子工业每年因静电造成的损失达几百亿美元，因此静电破坏已成为电子工业的,隐形杀手,。是电子工业普遍存在的,硬病毒,，在某个时刻内外因条件具备时就要发作。,11,静电破坏的特点,隐蔽性,人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为,23 KV,所以静电具有隐蔽性。,潜在性,有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。,随机性,电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢,?,可以这么说，从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有随机动性性。,复杂性,静电放电损伤的失效分析工作因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。,12,产生静电危害的过程,元件制造过程,在这个过程，包含制造，切割、接线、检验到交货。,印刷电路版生产过程,收货、验收、储存、插入、焊接、品管、包装到出货。,设备制造过程,电路板验收、储存、装配、品管、出货。,设备使用过程,收货、安装、试验、使用及保养设备维修过程,在制造、使用、维修的整个过程中，元件都可能遭受静电的影响。而实际上，最主要而又容易疏忽的一点却是在元件的,传送与运输的过程,，其间不但包装因移动容易产生静电外，而且整个包装容易暴露在外界电场,(,如经过高压设备附近，工人移动频繁、车辆迅速移动等,),而受到破坏，所以传送与运输过程需要特别注意以减少损失，避免无谓之纠纷。,13,物体带电,顺序,表,电荷的,移动方向,带正电荷侧,玻璃,云母,尼龙,羊毛,人造丝,绢,人体皮肤,丙烯,棉布,铝,纸,麻,琥珀,铁、铜、镍,橡胶,金,涤纶,赛璐珞,聚四氟乙烯,带负电荷侧,14,消除静电的方法,通过接地使静电荷向大地释放，不使静电荷积累,用离子风机吹出相反电荷的离子风进行中和,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,+,+,+,15,静电防护,佩戴,防静电腕带,并,接地,(,静电从手泄放到大地,),防静电手环由高导电金属防静电松紧带、活动按扣、弹簧软线保护电阻及插头或夹头组成。,使用,防静电垫（地面）,/,防静电鞋,/,袜,(,静电从脚导到大地,),通过防静电垫、地面，防静电椅子、鞋袜,，形成组合接地。,实施,SRG,保证良好的接地（包括金属线槽、钢架、空调等全部接入,SRG,等电位地网）,使用防静电包装,SRG-Signal Reference Grid,SRG,需要注意以下要点：,SRG,与共用地线有多个接触良好的接地点。,SRG,应该以网状结构连接，栅格宽度不超过,1.2,米。,机房内的所有设备，包括主机、存储机柜、地板支柱、空调、金属线槽等都需要连接到,SRG,上，,SRG,要接到配电柜的地线排上。,17,防静电,手环,注意事项,使用,防,静电手环操作,时,不允许断开,，否则会失去接地作用。,防静电手,环,扣,得不紧,造成人体皮肤与腕带的接触电阻变大,有些防静电手环的,电阻就是带子本身的，,当触及,地时使其电阻大大减小，有可能因此造成对人体电击的危险。,防静电手,环,应有,专门,的带插座的接地线,与地连结，不能夹在桌面或桌边的金属体上，因为这些金属体对地的电阻可能很大。,要定期检查防静电手环的,电阻,。,18,防静电包装,由具有导静电的塑料材料制成。防静电屏蔽材料,(,袋,),：该种材料由基材、全属镀膜层和热封层多层复合而成，通常是半透明的。,还有一种又能防静电又能屏蔽电磁双重功能的包装袋。通常是不透明的。可应用在有静电和电磁防护的场所。,