1、1 一、原 理：定 義 ESD 三 大 要 素ESD 在 工 業(yè) 中 的 危 害靜 電 和 動(dòng) 力 電 的 區(qū) 別靜 電 的 產(chǎn) 生靜 電 放 電 的 基 本 模 式靜 電 控 制 的 基 本 方 法材 料 的 特 性 二、實(shí) 際 運(yùn) 用 ESD 的 檢 查 方 法2ESDESD (E ELECTROS STATIC D DISCHARGE) 靜電放電 是電荷在不同電勢(shì)的兩個(gè)物體間的快速移動(dòng)。 相關(guān)符號(hào) 什 么 叫 ESD接地點(diǎn)對(duì)靜電敏感的物品防靜電用品/設(shè)備3ESD 事 件 的 三 大 要 素每一次靜電放電事件的發(fā)生都包含下列三大要素： 靜電的產(chǎn)生 靜電的累積 快速放電只要消除上面任意一點(diǎn)，

2、ESD就可被控制。4ESD 在 工 業(yè) 中 的 危 害 ESD現(xiàn)象會(huì)引起電子元器件的致命損傷，造成次品率的增加（產(chǎn)量減少）。人在地毯上行走，在工作臺(tái)上工作，操作普通材料等活動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生上千伏的靜電。如果靜電電壓的聚集到足夠的量,就會(huì)產(chǎn)生火花放電，使電子元器件、印刷電路板組件受損。特別是集成電路中功能元件體積小、電路密集，更易受到ESD損害。 左圖所示就是靜電放電所造成的損傷。 上圖：箭頭所示是半導(dǎo)體中靜電放電的損傷 點(diǎn)。 下圖：顯示了兩金屬連線間靜電放電所造成 的金屬搭接的細(xì)節(jié)。5ESD 在 工 業(yè) 中 的 危 害ESD損傷又分為硬擊傷和軟擊傷。 硬擊傷是一次性地造成器件的永久性失效，又稱即時(shí)失

3、效。 軟擊傷是造成器件的性能劣化，或參數(shù)的下降而成為隱患，又稱延時(shí)失效。 軟擊穿帶來(lái)的危害比硬擊穿更為危險(xiǎn)。因?yàn)閷?duì)于硬擊穿，一般可以在產(chǎn)品的檢測(cè)或調(diào)試過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)并予以調(diào)換。而軟擊穿在初期是難以發(fā)現(xiàn)的，往往器件的參數(shù)更本沒(méi)變化或稍有變化，但仍在正常范圍內(nèi)，并可正常工作，所以極易通過(guò)出廠前的檢驗(yàn)而流入用戶手中。在使用過(guò)程中隨著時(shí)間的推移，到了一定時(shí)候這種軟擊穿發(fā)展成為元器件的永久性失效，大大影響了生產(chǎn)廠家的聲譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益的大問(wèn)題。6ESD 在 工 業(yè) 中 的 危 害 污 染 在潔凈室中，無(wú)論過(guò)濾系統(tǒng)有多好，人員、機(jī)械和處理工序都可能將粒子帶入空氣，如果一個(gè)重要產(chǎn)品的表面在其常規(guī)的生產(chǎn)過(guò)程中帶上

4、靜電，如果沒(méi)有被消除的話，它的表面將會(huì)吸引懸浮于潔凈室空氣中的細(xì)微顆粒（電磁場(chǎng)越強(qiáng)，對(duì)顆粒吸引力越大），并很難使其脫離，以至于造成產(chǎn)品失效。7ESD 在 工 業(yè) 中 的 危 害 干擾微處理器/機(jī)械手的操作 現(xiàn)在大部分新的生產(chǎn)設(shè)備都有微處理控制，因而也對(duì)靜電放電引起的問(wèn)題更敏感。裝配線上的機(jī)械手的一次靜電放電故障，可能足以導(dǎo)致整條生產(chǎn)線癱瘓。8 靜 電 與 動(dòng) 力 電 的 區(qū) 別 動(dòng)力電即通常所熟悉的插座中的電。它的特點(diǎn)是：當(dāng)你在消耗它時(shí)（如吹電風(fēng)扇），供電系統(tǒng)會(huì)持續(xù)供電，使它保持恒定的電壓和能量。 靜電的特點(diǎn)：能量是一次性的釋放的，而且持續(xù)的時(shí)間很短（通常約為200納秒）。這就是為什么我們不會(huì)

5、被如此高的靜電壓（100020000）擊傷的原因。帶電體帶電體 高電壓的靜電放電高電壓的靜電放電不帶電的或不受控的帶電體不帶電的或不受控的帶電體（過(guò)高或過(guò)低）（過(guò)高或過(guò)低）9 靜靜 電電 的的 產(chǎn)產(chǎn) 生生 摩 擦 起 電摩擦起電是由兩種不同類(lèi)型的材料接觸并分離引起的。任何材料摩擦后都可能帶電，不論是導(dǎo)體或已經(jīng)接地。摩擦起電因素 材料的性質(zhì) 摩擦系數(shù) 接觸面的大小 分開(kāi)的速度 環(huán)境的濕 度 10靜靜 電電 的的 產(chǎn)產(chǎn) 生生 右表為摩擦起電序列表。 序列表上端的材料與下端的材料摩擦后會(huì)失去電子而帶正電荷。 人手 石英石英 尼龍 羊毛 鋁鋁 鉻 鋼鋼 聚氨脂 聚乙烯 聚丙乙烯聚丙乙烯 聚氯乙烯 (P

6、VC) 硅硅聚四氟乙烯 (Teflon)+-11靜靜 電電 的的 產(chǎn)產(chǎn) 生生 感 應(yīng) 帶 電A_ _ _ _ _ _ + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + + + + + +(1) 中性的導(dǎo)體“A”(2) “A” 被帶負(fù)電荷的“B”極化。 (4) 當(dāng)“B”被移開(kāi)，且斷開(kāi)“A”的接地，導(dǎo)體“A”上只帶有正電荷。 (3) 當(dāng)“A”接地后，負(fù)電荷被排放，物體只帶正電荷。 電場(chǎng)感應(yīng)模式中感應(yīng)引起的電場(chǎng)感應(yīng)模式中感應(yīng)引起的2 2個(gè)個(gè)ESDESD事件。事件。AAABB12靜靜 電電 的的 產(chǎn)產(chǎn) 生生 接 觸 帶 電A_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

7、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (1) 中性的導(dǎo)體“A”(2) 當(dāng)“A”接觸帶負(fù)電荷的“B”物體時(shí)，“A”也會(huì)帶上負(fù)電荷。(3)最終“A”和“B”帶有等量的負(fù)電荷。AABB 接觸帶電是經(jīng)常遇到的現(xiàn)象。接觸帶電是經(jīng)常遇到的現(xiàn)象。13 靜靜 電電 放放 電電 的的 基基 本本 模模 式式 人體/機(jī)械放電模式Human body/Machine Model(HBM/MM)由外到內(nèi)的放電最常見(jiàn)的靜電放電模式。靜電通過(guò)手指/機(jī)器的探針對(duì)元器件放電。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)ESD/EOS-S5.1(HBM),IEC61340-3-1(HBM), IEC61340-3-2(MM) 接 地 表 面元器件14 靜靜

8、電電 放放 電電 的的 基基 本本 模模 式式 充電元器件放電模式Charge Device Model(CDM)由內(nèi)向外的放電該模式主要來(lái)自于現(xiàn)代化的自動(dòng)裝配和制造環(huán)境。是由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)（通常為摩擦）使元器件帶電，當(dāng)該元器件金屬接觸時(shí)產(chǎn)生放電現(xiàn)象。IC TUBE15靜靜 電電 放放 電電 的的 基基 本本 模模 式式 電磁場(chǎng)感應(yīng)放電模式Field Induced Model(FIM)由內(nèi)到外的放電+-+ + +(a) 在靜電場(chǎng)中的元器件(b)第一次放電-+ + + -(c)元器件帶負(fù)電荷(d)第二次放電+ + +16 靜靜 電電 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法 有多種方法可用于防止元

9、器件免受ESD傷害。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員會(huì)對(duì)ESD敏感的元器件作一些電路補(bǔ)償或一些外部的保護(hù)。 控制下面任意一點(diǎn)：防止靜電的產(chǎn)生防止靜電的累積17靜靜 電電 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法在正常生產(chǎn)中的防護(hù) HBM的防護(hù)接地操作人員戴防靜電手腕帶，穿防靜電衣、鞋等。10 6 to 1011 Ohms106 Ohms106 OhmsEquipment防靜電手腕帶、腳腕帶或?qū)щ娦ぷ鞅砻婧驮O(shè)備導(dǎo)電/靜電消散性的包裝袋或盒子等18靜靜 電電 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法 CDM的防護(hù)接地使用抗靜電或靜電消散性的桌面對(duì)ESD敏感元器件的包裝、裝配以及儲(chǔ)存使用抗靜電或靜電消散性的

10、材料。 屏蔽袋 粉紅色防靜電袋+ + + + + +ESDSusceptibleParts- - - - - -19靜靜 電電 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法 FIM的防護(hù)在靜電防護(hù)區(qū)域內(nèi)禁止放置絕緣材料的物體。通過(guò)電離系統(tǒng)來(lái)中和靜電。FIM的防護(hù)是以上幾種中最困難的。+ + + + + + + + + - - - - - - - - - - - + 絕絕 緣緣 體體電離系統(tǒng)產(chǎn)生的離子電離系統(tǒng)產(chǎn)生的離子20靜靜 電電 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法 環(huán) 境地面工作表面設(shè)備潔凈室濕度 人人體的電荷衣服控制程序及定期檢查 材 料原材料生產(chǎn)的輔助用品包裝 其 它接地電離系統(tǒng)21

11、材材 料料 的的 特特 性性 絕 緣 材 料 電 荷 幾 乎 不 能 在 該 材 料 中 自 由 移 動(dòng)。 但 是 靜 電 荷 極 易 在 該 材 料 上 積 聚， 且 活 動(dòng) 性 差。 表 面 電 阻 11011ohms 如： 普 通 塑 料， 橡 膠， 玻 璃， 合 成 纖 維.。 導(dǎo) 電 材 料 電 荷 很 容 易 在 這 種 材 料 中 移 動(dòng)。 靜 電 不 能 在 該 材 料 上 積 累， 而 將 通 過(guò) 該 材 料 快 速 放 電（ 時(shí) 間 短， 電 流 高）。 表 面 電 阻1105ohms 如： 水， 金 屬。 22 材材 料料 的的 特特 性性 靜 電 消 散 性 材 料 電

12、 荷 依 舊 可 以 在 這 種 材 料 中 運(yùn) 動(dòng)， 但 要 克 服 一 定 的 電 阻。 靜 電 通 過(guò) 這 種 材 料 將 緩 慢 的 放 電（ 低 電 流）， 可 以 防 止 對(duì) 產(chǎn) 品 的 傷 害。 表 面 電 阻：110511011ohms 如： 木 頭、 皮 革、 棉.。 抗 靜 電 材 料這 種 材 料 與 任 何 材 料 摩 擦 或 分 離 后 所 產(chǎn) 生 的 電 荷 相 當(dāng) 小。 表 面 電 阻：110811011ohms如: 電膠木23 材材 料料 的的 特特 性性1.0 E +121.0 E +111.0 E +101.0 E +91.0 E +81.0 E +71.0

13、 E +61.0 E +51.0 E +41.0 E +30 ohm-cmVolume Resistivity ASTM D991Surface Resistance EOS/ESD S11.11Surface Resistivity ASTM D-257STATIC DISSIPATIVESTATIC DISSIPATIVECONDUCTIVEINSULATIVEINSULATIVECONDUCTIVE0 ohmSTATIC SHIELDING0 ohm/sq24ESD ESD 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 用于靜電防護(hù)的接地點(diǎn)的對(duì)地電阻檢測(cè)設(shè)備: 接地電阻表(搖表)要求: 4 (中國(guó)標(biāo)準(zhǔn):電子元

14、器件制造防靜電標(biāo)準(zhǔn)) 1 (IEC/CECC標(biāo)準(zhǔn))25ESD ESD 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 ESD地與大地間的電阻 (約1M)要求: Min. 750kohms萬(wàn)用表(設(shè)置歐姆檔)接ESD地接大地26ESD ESD 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 桌面,桌墊以及放置ESD敏感元器件推車(chē)的表面電阻要求: 表面電阻 11041109ohms表面電阻表被測(cè)物（表面須平整且與測(cè)試表接觸良好）27ESD ESD 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 桌面,桌墊以及放置ESD敏感元器件推車(chē)的表面到ESD公共地的電阻要求: 7.51051109ohms表面電阻表被測(cè)物（表面須平整且與測(cè)試表接觸良好）ESD公共地28ESD ES

15、D 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 椅子的表面電阻要求: 1011011ohms表面電阻表29ESD ESD 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 椅子的靜電場(chǎng)要求: 100Volts靜電場(chǎng)表靜電場(chǎng)表的傳感器距被測(cè)物1英吋30ESD ESD 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 地面的表面電阻要求: 1011011ohms表面電阻表地面(必須平整并保持良好接觸)31ESD ESD 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 設(shè)備,工具,固定夾具以及測(cè)試儀(接地)ESD公共地設(shè)備的導(dǎo)電部分示波器(mV檔)要求:直接接觸關(guān)鍵元器件的部分1V32ESD ESD 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 電烙鐵要求: 直接接觸關(guān)鍵元器件的部分地區(qū) 1VESDESD公共地公共

16、地示示 波波 器器 （mV mV 檔）檔）33ESD ESD 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 電動(dòng)螺絲刀要求:直接接觸關(guān)鍵元器件的部分1VESDESD公共地公共地示示 波波 器器 （mV mV 檔）檔）34ESD ESD 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 焊錫絲要求:直接接觸關(guān)鍵元器件的部分1VESDESD公共地公共地示示 波波 器器 （mV mV 檔）檔） 帶帶 彎彎 角角 的的 銅銅 管管35ESD ESD 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 人體模式要求: HBM10VESDESD公共地公共地示示 波波 器器 （mV mV 檔）檔） 金金 屬屬 圓圓 棒棒 操操 作作 員員 手手 腕腕 帶帶36ESD ESD 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 包裝材料、容器以及夾具的材料要求：100volts/inch(測(cè)量前需先摩擦被測(cè)物表面。) 被被 測(cè)測(cè) 物物 靜靜 電電 場(chǎng)場(chǎng) 表表 的的 傳傳 感感 器器 距距 被被 測(cè)測(cè) 物物 1 1 英英 寸寸37ESD ESD 檢檢 測(cè)測(cè) 方方 法法 包裝材料、容器以及夾具的材料的表面電阻要求: 10511011ohms (包裝材料) 101109ohms (夾具材料) 材材 料料 表表 面面 被被 測(cè)測(cè) 物物 需需 放放 于于 絕絕 緣緣 的的 材材 料