ESD基础知识

（2）静电的基本防护途径 静电的控制技术是在静电电荷积聚不可避 免的情况下，采取综合措施将静电危害控制在允许的范围内。
① 工艺控制法 目的是在生产过程中尽量少地产生静电荷。对工艺流程中 材料的选择、设备安装和操作管理等过程应采取预防措施，控制静电的产 生和电荷的聚集，抑制静电电位和放电能量，使危害降到最小程度。 ② 泄露法 目的是使静电荷通过泄露达到消除。一般采用静电接地使电荷 向大地泄露，通常利用增大物体电导的方法使静电泄露。 ③ 静电屏蔽法 采用接地的屏蔽罩把带电体与其它物体隔离开，这样带电 体的电场将不影响周围其它物体，这种屏蔽方法叫内场屏蔽。有时也用接 地的屏蔽罩把被隔离物体包围起来使被隔离物免受外界电场的影响，这种 屏蔽方法叫外场屏蔽。 ④ 复合中和法及其它 通过复合中和法来达到静电荷的消除。通常用静电 消除器产生的异性离子来中和带电体的电荷，并有可能使带电物体表面光 滑以及周围环境更加清洁，从而减少尖端放电的可能性。
为使电子器件及产品在购买、入库、发料、检验、储存、调测和安装等过
程中免受静电危害,了解静电产生的机理和一些防止静电产生危害的相关知 识是非常必要和重要的。
静电的危害集中体现在以下两方面:
1 ）潜在性 （ 1 ）人们对于 3000 V 以下的静电不易感觉； （ 2 ）90% 的 ESD 对元器件, 电路的破坏是潜在性的； （ 3 ）误认为在设计上”有保护电路”, 即使造成损伤、也可”恢复”。 （ 4 ）静电损伤不能即刻显现出来。 2 ） 严重性 （ 1 ）在电子产品运行出现的故障中，有 49% 的原因是静电所致。 （2） 88年美国因ESD影响损失50亿美元。 （3） 日本IC生产中的不合格品有45%是由静电造成的。 尽管静电的独特作用也为人们带来了方便，如静电复印、静电喷涂、 静电除尘等，但对于电子产品制造业来说，静电的危害不仅是严重的， 甚至是致命的。 所以，如何控制静电、以降低其对电子产品的危害，就显得尤为重要。
静 电 对 元 器 件 的 损 伤 实 例
芯片内单晶硅金属镀模击穿产品使产品报废
不只是为 品质 不只是为 良率 不只是为 人员安全 不只是为 应付买方 稽核 更为了 量产时的 风险管理
更为了 公司整体的 品牌形象
静电能对静电敏感器件造成障害，但它是可控的，可消除 的。为此要讨论生产过程中静电防护系统的安全工作原理，以 及静电的消除和静电的防护方法。
接触起电实例：
当人手靠近静电敏感元件时，人手产生的电场会感应到静电敏感元件，使元件 产生瞬间电流后烧毁元件。
感应起电实例：
当人手靠近静电敏感元件时，人手产生的电场会感应到静电敏感元件，使元件 产生瞬间电流后烧毁元件。
- -
1000Volts
-
- - + ++
-
-
1000Volts -
-
-
常用物品摩擦起电序列
人体相关的几种常见的静电电压
人体身上的静电有多高? 1 、在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等 活动，人体身上的静电可达几千伏甚至几万伏。 人体相关的几种常见的静电电压：
静电电压（V） 相对湿度 10——20%RH 35000 65——90%RH 1500
静电产生方式
人走过化纤地毯
中子 质子
电子
质子带正电荷，电子带负电荷。
原子核
电荷从一个物体转移到另一个物体，使正负电荷分开， 一个物体带正电，另一个物体带负电，两者的电量相等， 从而使物体带有静电。
接触前
接触后
得电子，带负电
失电子，带正电
摩擦、接触、感应、电容的改变：V=Q/C
摩擦起电实例 ：
跑动时，肢体摩擦产生静电 纸张摩擦产生静电

静电是无处不有，无时不在, 时时刻刻存在我们生活中的一切周围，在静 电防护过程中打算将静电完全消除是困难的，是我们可以采取防护措施, 将静电的产生与积聚控制在最低限度之内。

静电防护的基本原则:
1. 良好的接地措施，第一时间将产生的静电释放到大地。
2. 在静电安全区域内生产使用或安装静电敏感组件。 3. 用静电屏蔽容器运输静电敏感组件。
2.防静电鞋
防静电鞋、袜 防静电鞋和袜都是用电阻变化小的静 电导电材料制作。鞋的制作中，其鞋底的材料很关键，即 要把人体的静电通过鞋底泄露掉。防静电鞋的体积电阻应 满足要求，一般取值为 Rv=0.5×105～1.0×109Ω。
3.防静电工作服
① 服装静电的产生与危害 人在从事各种劳动活动时，人 体与衣服、衣服与衣服、以及衣服与周围物体间的摩擦可造 成电荷的大量产生与积聚，因此当衣服为绝缘物质时，静电 电荷将无法泄露而存在于人体上，随时可能造成放电危害。 ② 防静电工作服的消电机理 防静电工作服是用静电导电 织物为面料而缝制的。其消电机理为：a. 经由导电纤维形成 电荷通道向大地泄放静电荷；b. 由纤维的电晕放电中和静电 荷。
（1）静电的消除特性 要消除静电首先要明确对静电防护的基本思想：
① 对有可能产生静电的地方要防止静电荷的聚集。即采取一定的措施避免或 减少静电放电的产生。可采用边产生边泄露的办法达到消除电荷聚集的目的。 ② 对已存在的电荷积聚，应迅速地消除掉。当绝缘物体带电时，电荷不能流 动，无法进行泄漏，可利用静电消除器产生异性离子来中和静电荷。当带电的 物体是导体时，则采用简单的接地泄露办法，使其所带电荷完全消除。要构成 一个完整的静电安全工作区，至少应包括有效的静电台垫、专用地线和防静电 腕带等。
静电危害流程图如下:
静电分离
电荷积累在设备上
电荷积累在产品上
电荷逸散
电荷放电 电荷放电
引燃（化工）/产品品质不良（电子业）
电子行业中静电障害可分为两类： 1． 静电吸附 （1）静电放电
2．静电的击穿与放电 （1）硬击穿 （2）静电击穿 （2）软击穿
静电的危害的说明：
1.元件吸附灰尘，改变线路间的阻抗, 影响元件的功能和寿命； 2.因电场或电流破坏元件绝缘层和导体, 使元件不能工作. (硬击穿)
3.因瞬间的电场软击穿或电流产生过热，使元件受损，即使仍可工作,但是 寿命受损。(软击穿)
上述這三种情況中，如果元件完全破坏，必能在生产及品质测试中被察觉 而排除，影响较少如果元件轻微受损在正常测试中不易被发現。在這种情 形下，常会因经过多层次加工，甚至已在使用时，才被发现破坏，不但检 查不易，而且损失亦难以預測，不知要耗费多少人力和财力才能查出存在 的问题，如果在使用时才发现故障，其损失将可能包含人命与不可计数的 金钱, 所以静电对电子元件产生的危害不亚于严重火灾和爆炸事故的損失。
工程部 ——黄青
1． 什么是静电？
一、静电和静电现象
静 电 ： 静 电一 般 指 静 止的 电 荷 ， 即相 对 于 另 一表 面 或 相 对于 地 的物 体表面上电子过剩或欠缺。表面电子不足带正电，表面电子过剩则带 负电, 不足或过剩的电总量决定表面电荷量。 静电现象：静电是一种电能，它存在于物体表面，是正负电荷在局部失衡时产 生的一种现象。处于不同电位的一物体和另一物体的转移以重新建立中 性平衡时, 就发生静电放电（ESD）。摩擦起电就是一种静电现象。
5.防静电手套/指套
它用防静电布或防静电针织物制成。用于 需用手套操作的防静电环境。 面电荷密度＜7μc／m2； 洗涤次数：A级＞100次；B级＞50次
6.防静电脚套(束)
防静电脚套(束)用于来工厂车间参观的 如领导、工程师、来宾临时使用，这防 静电脚套(束)既可防静电又可以防鞋底 灰土，价格低廉，一次性使用。一般防 静电脚套使用比防静电脚束使用方便。
人体防静电系统主要由防静电腕带、防静电工作服、鞋袜等组成。 必要时还需要辅以防静电工作帽、手套、脚套等物品。这种整体的防 静电系统兼备静电泄露、中和和屏蔽的作用。
1.防静电腕带
防静电腕带 它的制作使用静电导电材料，通过与皮 肤直接接触，把人体静电直接导走。所以腕带使用时必 须与皮肤接触良好，使皮肤上的瞬时静电电压小于100V 。
7.防静电箱、盒
主要指标: 表面电阻率都应满足ρS≤106～108Ω·cm要求。 摩擦起电电压＜100V；表面电阻＜108(Ω)
8.防静电桌台垫
台垫的表面电阻一般为105～108Ω，体积电阻 一般为106～108Ω。台垫的制作材料是静电导 电和静电耗散材料构成的橡胶、塑料、织物、 金属丝编织物及其添加物等，其结构有多层 和单层之分。
静电的特点： 1 ）高电位：最高可达数万至数十万伏，操作时常达数百和数千伏。 2 ）低电量：静电流多为微安级。 3 ）作用时间短：静电放电的持续时间多为微秒级。 4 ）受环境影响大：特别是湿度，湿度上升、静电下降。
相关术语 1 .ESD （ Electrostatic Discharge 静电放电 ） 2.静电敏感度 根据国家《电子产品防静电放电控制大纲》规定，将“静电敏感度”分 成 三级： 1 级： 0~1999 V2 级： 2000~3999 V 3 级： 4000~15999 V 非敏感：16000V以上 还有些国家分得更细，分为五级。
要了解防静电制品，首先要了解防静电材料。防静电材料 按其导电性能可分为以下三种：
（1）静电导电材料 表面电阻RS≤1×105Ω、体积电阻RV ≤1×104Ω的材料。 （2）静电耗散材料 表面电阻1×105Ω＜RS≤1×1012Ω、体 积电阻1×104Ω＜RV ≤1×1011Ω的材料。 （3）绝缘材料 表面电阻RS＞1×1012Ω、体积电阻RV＞ 1×1011Ω的材料。
静电接地技术是静电泄露工艺中的主要环节，系统接地的 质量将直接影响电荷的释放能力。
（1）地线: 地线是指能够接受或提供大量电荷的物质，如大地、设 备底座、机壳等。理想的地应该是一个优良的导体，即电流流过地线 时不产生电位降，地线上各点电位相同。防静电接地是厂房基建工程 中重要的指标之一。在防静电工程中常把地线称为地线母线，在作业 区内地线母线专供静电工程中的器具和人体泄露静电荷之用。 （2）接地电阻: 是接地体与大地之间的接触电阻。它是接地质量好 坏的标准，一般工业生产中静电起电电流I的最大值为10-4A。安全电 压为U=100V，故接地电阻 R≤U/ I = 106 Ω。 （3）地线的埋设 埋设地线的原则为：地线埋设点的土壤电阻系数要 越小越好，接地体与土壤接触面积越大越好，接触密度越高越好。