防静电知识 PPT课件

静电对电子产品损害 的四个特点
• 隐蔽性：人体感知的静电放电电压2-3KV • 潜在性：操作后性能没有明显的下降 • 随机性：从一个元件产生以后，一直到它损坏
以前的所有过程 • 复杂性：分析困难，掩盖了失效和真正原因
静电对电子产品损害的特点
1. 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2－3 KV,所以 静电具有隐蔽性。 2. 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。
生产场所中的静电危害源
物体或工艺加工
人
工作服
椅子 组装、清洗、测试
和维修区
材料或活动 站起 行走 操作
静电是如何产生的 小结
• 任何两个不同材质的物体接触后现分离即可产 生静电。
• 摩擦的实质是一种接触分离过程。 • 当带电物体接近不带电物体时会感应静电。
• 大部分器件的静电破坏电压都在几十至几百伏， 而在干燥的环境中人活动所产生的静电可达几 千伏到几万伏。
可重大地损伤或毁坏电子产品。
人类对静电的认识
• 静电学是电学中最古老的学科 • 据有资料记载,古希腊哲学家塔勒斯
(Thales)公元前640-546年在研究天然磁石 的磁性时发现用丝绸、法兰绒摩擦琥珀 （Amber）之后也有类似于磁石能吸引轻 小物体的性质。电这个词起源于希腊语 （琥珀）
二十世纪中后期静电危害震 惊世界
• 在导体C的a端和b端分别感应出负电和正电
•
+
图1
•
A+ +
+
+
C
静电感应引起放电
++ +
B
++
•
其他起电方式
• 热电起电 • 压电起电 • 断裂起电 • 电解带电 • 亥姆霍兹层 • 喷射起电等
人活动产生的静电电压 (参考数据)
人体活动
静电电压 (KV)
相对湿度 (10-20)%
静电电压 (KV)
静电放电造成火箭飞行失败统计表
序号 1 2
•
3
4
5
6 7
8
火箭名称 民兵I
飞行试验 代号
FTM-502
发射时间 1Biblioteka 62高度/KM 7.6真空度 /mmHg
316
民兵I
FTM-503 1962
21.8
39.6
欧罗尼II F-II
1971
27
7.94
侦察兵 S-112
1964
38-42
3.09-1.86
静电放电造成微电子电路
损伤的模式
• 静电放电引发的瞬时大电流（静电火花） 引燃引爆易燃、易爆气体混合物或电火 工品，造成意外燃烧、爆炸事故。
• 静电放电使人体遭受电击引发操作失误 造成二次事故、静电场的库仑力作用使 纺织、印刷、塑料包装等自动化生产线 受阻。第三类静电危害是由于静电放电 的电磁辐射或静电放电电磁脉冲（ESD EMP）对电子设备造成的电磁干扰引发 的各种事故。
代表性的培训内容
• 基本知识与基本原理 • 静电防护操作要求 • 防护器材 • 测量与标准 • 敏感度分类 • 包装、标志 • 防静电工作区
静电起电定义
• 静电起电包括使正、负电荷发生分离的一切过 程，如通过固体与固体表面、固体与液体表面 之间的接触、摩擦、碰撞，固体或液体表面的 破裂等机械作用产生的正、负电荷分离。也包 括气体的离子化、喷射带电以及在粉尘、雪花 和暴风雨中的带电现象。
电爆管桥丝和壳体之间因电弧 击穿，II级发动机自毁系统爆炸， 发射失败
电爆管桥丝和壳体之间因电弧 击穿，II级发动机自毁系统爆炸， 发射失败
静电放电使制导计算机故障后 自动转移到应急后备状态
静电放电使制导计算机故障后， 经地面发射指令，修正到预定 轨道
制导系统控制器件故障，火箭 翻滚，发射失败
电子工业中静电问题的产生
静电放电造成微电子电路 损伤的模式
• 金属布线与扩散区（或多晶）接触孔产生火花， 使金属和硅的欧姆接触被破坏。
• 使节点的温度超过半导体硅的熔点（1415℃） 时,使硅熔解，产生再结晶，造成器件短路。
• 金属化电极和布线熔解、“球化”，造成电路 开路。
• 大电流流过PN结产生焦耳热，使结温升高，形 成“热斑”或“热奔”，导致器件损坏。
• 吸尘（缩短寿命） • 放电破坏（完全破坏） • 放电产生热（潜在损伤） • 放电产生电磁场（电磁干扰）
静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大 地有电位差，会产生放电电流。这三种特性能对 电子元件的三种影响：
1．静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短 寿命）。
2．静电放电破坏，使元件受损不能工作(完 全破坏)。
3．静电放电电场或电流产生的热，使元件受 伤（潜在损伤）。
4．静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百 伏/米）频谱极宽（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)。
静电对电子产品损害
• 如果元件全部破坏，必能在生产及 品管中被察觉而排除，影响较小，如果 元件轻微受损，在正常测试下不易发现， 在这种情形下，常会因经过多层之加工， 甚至已在使用时，才发现破坏，不但检 查不易，而且其损失亦难以预测。要耗 费多少人力及财力才能清查出所有问题， 而且如果在使用时才察觉故障，其损失 将可能巨大。
• 1.元件制造过程 • 在这个过程，包含制造，切割、接线、检验到交货。 • 2.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。 • 3.设备制造过程 • 电路板验收、储存、装配、品管、出货。 • 4.设备使用过程 • 收货、安装、试验、使用及保养。
为什么要提升静电防护意识
• 序列表中的物质离得越远，各自所带的电荷数量也越大。 常见物质的磨擦起电序列如下表所示：
（+） 兔毛 玻璃 云母 人发 尼龙 羊毛 毛皮
铅
丝 铝 棉花 钢 木材 琥珀 封腊 硬橡胶
铜、镍 银、黄铜 金、白金
硫磺 醋酸酯纤维
聚酯 赛璐珞
硅 聚四氟乙烯
感应静电起电 物体不接触也能起电
• 当带电物体A接近不带电物体C时
静电放电造成 微电子电路损伤的模式
静电放电强电场效应 • 强电场导致MOS声效应器件的栅氧化层被击穿，
使器件失效。
• 强电声导致微电子电路绝缘介质击穿，或使器 件性能下降。
• 强电场使集成电路和精密的电子组件老化，降 低设备寿命。
电子工业哪些过程会 产生静电危害
• 元件从生产到使用的整体过程中都会产生静电，依各阶 段的可分为：
防静电知识讲座
日常生活中的静电
从地毯上走过，抓住门的把手，梳头，脱 毛线衣，火花产生了。这个现象就是人们所知
的静电放电(ESD, electrostatic ischarge)
。人类通过日常活动可产生高达25,000V的静 电放电。人类手的神经可感觉到低至大约
3,000V的静电放电。只需要10V的ESD就可毁 坏今天IC内部的某些极小零件和迹线。其结果 是，虽然ESD看不见、听不到或感觉不到，但
摩擦起电的实质
• 接触分离起电
• 任何不同材质的物体接触后再分离，即 可产生静电
静电是如何产生的
• 接触分离起电（本质） • 摩擦起电 • 摩擦实质上是一种接触分离造成正负电荷不
平衡的过程
• 工作时常接触到的物体有： • 桌面、地板、椅子、衣服、纸张、卷宗、包
装材料、流动空气。
1.3静电带电序列
• 在本世纪70前代以前，很多静电问题都是由于 人们没有静电意识而造成的，即使现在也有很 多人怀疑静电会对电子产品造成损坏。这是因 为大多数静电损害发生在人的感觉以下,因为 人体对静电放电的感知电压约为3ＫＶ，而许 多电子元件在几百伏甚至几十伏时就会损坏， 通常电子器件被静电损坏后没有明显的界限， 把元件安装在PCB上以后再检测，结果出现很 多问题，分析也相当困难。特别是潜在损坏， 即使用精密仪器也很难测量出其性能有明显的 变化，所以很都电子工程师和设计人员都怀疑 静电，近年但实验证实，这种潜在损坏在一定 时间以后，电子产品的可靠性明显下降
静电对电子产品损害的特点
• 3. 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。
• 4.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。
静电放电防护意义
• 1、减少损失（例如：美国一年的损失达200多 亿美金，仅电子工业的损失超过100多亿美金）
• 2、提高产品质量和可靠性 • 3、提高生产效率 • 4、静电防护回报达1：95以上
静电放电的培训人员
• 领导管理人 • 设计工程师 • 现场工程师 • 维护、修理技术人员 • 仓储人员 • 质量控制和检测人员
金属与金属的接触起电
•
两种不同的金属I和II相接触时，当它们之
间的距离小于25×10-10m时，由于量子力学的
隧道效应，两种金属内的电子穿过界面而互相
交换。
• 由于两金属的功函数不同，对电子的吸引力不 同，当达到平衡时，一种金属失去电子带正电， 另一种金属得到电子带负电，界面两侧出现了 等量异号电荷（偶电层），两金属之间产生了 一定的电位差（接触电势差）。