防静电培训

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静电的防护与控制
防静电系统要素 1.地面 防静电地面（防静电水磨石，防静电地板）体电阻105～109Ω，敷设地线网。 工位（见附图） 2. 工位（见附图） 3、接地 a、防静电工作区必须有安全可靠的防静电接地装置，地电阻小于4Ω。防静电地线 不得与电源零线相接，不得与防雷地线共用，使用三相五线制供电时，其地线可以 作防静电地线。 b、工作台面、地垫、坐椅和其它导静电的ESD保护设施均应通过限流电阻接入地线， 腕带等应通过工作台顶面接地点与地线连接，工作台不可相互串联接地。 c、防静电工作区接地系统，包括限流电阻和连接端子应连接可靠并具有一定载流 能力，限流电阻阻值选择应保证漏泄电流不超过5mA，下限值取为1M Ω。 4、温湿度 、 20~30℃，相对湿度30~70%。 5、增湿 增湿器使空气潮湿，防止静电荷积累，此法不适于增湿后会产生有害影响的场地。
例
A.剥离塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离” A.剥离塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电 剥离塑料薄膜时就是一种典型的 B.脱衣服产生的静电也是 接触分离”起电。 脱衣服产生的静电也是“ B.脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。 C.摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平 衡的过程。实质上是接触分离起电。 衡的过程。实质上是接触分离起电。
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2. 感应起电
当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端 分别感应出负电和正电
B A C
热电和压电起电、 3. 热电和压电起电、喷射起电等
气体, 液体的流动与喷射
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静电产生的物理过程 生的物理过 接 触 静电 产生的方式 接 触 摩 擦 冲 流 冷 冻 电 解 压 电 温 差 …...
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静电的危害四
人体带电电压 1,000 [V] 2,000 [V] 2,500 [V] 3,000 [V] 4,000 [V] 5,000 [V] 6,000 [V] 7,000 [V] 8,000 [V] 9,000 [V] 10,000 [V] 11,000 [V] 12,000 [V] 几乎感觉不到. 用手指头接触稍微感觉到. 放电部分感觉被针扎到 微小的放电声音发生 感觉稍微疼，感觉到被针扎的感觉 感觉是手指头被针扎的比较深. 手心和手腕也感觉到电冲击 手指头及胳膊感觉到很强的电冲击。 手指头，手心感觉到很强的疼痛及麻痹的感觉 手心到手腕感到麻痹 手腕和胳膊感觉到疼痛和感到麻痹. 手全部疼痛和感觉到通电。 手指头感到麻痹和手受到强的电冲击 因受很强的冲击全身感到疼痛. 看到发光 手指头放电发光. 电冲击程度 备注
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静电的危害二
今天，大多数电子器件采用对静电极为敏感的MOS工艺制作，因此，无论从器件的 发展还是器件的应用出发，为了防止ESD对电子器件的危害，有必要对电子器件 受静电危害的机理以及相应的防护措施进行探讨。试图阐明电子器件ESD产生的 原因，并对IC的ESD保护提供指导。 静电危害具有以下特性： 隐蔽性 ：除非发生静电放电，人体不能直接感知静电，但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2~3kv，所以静电 具有隐蔽性。 潜在性 ：有些会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 IC器件造成内伤而形成隐患。因此静电对IC的损伤具有潜在性。 随机性 ：IC什么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说，从一个IC芯片产生以 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 有随机性，其损坏也具有随机性 复杂性 ：静电放电损伤的失效分析工作，因微电子IC产品的精、细、微小的结 构特点而费时、费事、费财，要求较高的技术并往往需要使用高度精密仪器， 即使如此，有些静电损伤现象也难以与其它原因造成的损伤加以区别；使人误 把静电放电损伤的失效当作其它失效，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。 所以分析静电对IC的损伤具有复杂性。
人体的充电过程
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摩擦带电
剥离带电
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静电的基本概念之三
在一般工业生产中，静电具有高电位、低电量、小电流（脉冲电 流，有争议）和作用时间短的特点，设备或人体的静电位最高可 达数万伏以至数十万伏；这要比市电220v、380v高得多。但所积 累的静电量却很低，通常为微库仑级；静电电流多为毫安级；作 用时间多为毫秒级。 静电通世界上任何事物一样具有两重性：既能为人类造福，如静 电复印、静电涂敷、静电除尘等静电应用技术；亦会带来许多危 害，诸如石化、电子及电工领域。就电子元器件的生产及电子设 备的装联、调试作业而言，因接触摩擦起电、人体静电与接地问 题能造成很大经济损失。初步研究发现，摩擦起电、人体静电乃 是电子、微电子工业中之间两大危害源。
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静电的危害六
蓄积在导体上的电荷，会在一次放电中将能量完全释放，是常 见静电危害产生的原因。 静电放电可概分为火花放电、电晕放电、刷状放电、射状放电 等形式。 不同放电形式的发生，与放电的电极形状、材质距离、阻抗、 数量有密切的关系，同时亦会产生不同的危害。
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静电的危害七
电荷转移 电荷转
偶电层 偶电层形成
电荷分离 电荷分离 静电产生
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静电的危害一
ESD是英文Electrostatic Discharge的缩写，即"静电放电"的意思。当某些电介 质、导体带上静电荷后，尽管所带电荷量不多，但由于自身对大地分布电容 非常小，使得静电电位较高。当垂直于带电物体表面的静电电位达到2000伏 时，就会向空气放电。 在日常生活中，许多ESD现象，我们都亲身经历过。譬如，在冬季一间温暖的房 间里，走在覆盖地毯的地面时，当你伸手接触门的把手时，就会有电击的感 觉；脱下合成纤维衣服时产生噼啪声，夜间还可以看到火花（空气的击穿场 强为30kv/cm）；天气干燥时，用塑料梳子梳头时会产生放电声。对于人体而 言，这种静电的突然放电不会造成任何伤害；可是，对于ESDS（静电放电敏 感器件）器件，静电放电就可能损害电子器件。ESD对电子器件的损害是人体 觉察不到的，具有隐蔽性，需通过仪器才能检测出 电子器件发生ESD事件，主要是各种静电源（人体、工作台等）对电子器件放电 所致。在集成电路（integrated circuit）工业中，静电放电可以使集成电 路芯片介质击穿，芯线熔断、漏电流增大加速老化、电性能参数改变等等。 静电放电对电子器件损害具有潜在和缓慢失效性，这种情况危害更大。通常 ，ESDS（静电放电敏感器件）器件易发生静电放电，所以，受ESD的危害更大 。
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静电的危害三
ESD对电子器件侵害方式 ESD对电子器件侵害方式 ESD对电子器件侵害方式主要有三种：①静电源直接对电子器件放电；②带电器件对其 他导体的静电放电；③电场感应放电。 Ⅰ、静电源直接对电子器件放电 ESD事件常常发生在带电导体（包括人体）对ESDS的放电过程中。一般的静电危害是 人体或带电导体直接对ESDS放电造成。 Ⅱ、带电器件对其他导体的静电放电 当静电放电敏感器件在操作过程中，或者与包装材料、机器表面接触后，就会积累静 电荷。当器件在包装盒移动或震动时就会发生静电放电。这种放电情况，涉及的电容 和能量不同于人体对ESDS器件的放电情况。在某些情况下，CDM事件比HBN事件所造成 的危害更大。 Ⅲ、电场感应放电 感应场可以直接或间接对地造成危害。因为任何带电体周围都存在静电场。如果ESDS 器件进入静电场范围，就会因为感应而带电。如果器件在电场区域内接地，电荷转移 到地的过程称为CDM事件。
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静电的危害五
静电损伤的两种失效形式
1. 硬损伤 硬损伤：又称“突发性完全失效”、“一次性损坏”，约占10% 表现为器件电参数突然劣化，失去原有功能。主要原因是静电放电造成过压 使得介质被击穿，或过流使得内部电路金属导线熔断、硅片局部融化等。 硬损伤可通过常规的性能测试手段及时发现，相对软失效而言危害要小得多 。 2. 软损伤 软损伤：又称“潜在性缓慢失效”、“多次损伤累积后失效”，约占90% 受到软损伤的器件，虽然当时各类电参数仍合格，然而其使用寿命却大大缩 短了。含有这些器件的产品或系统，可靠性变差，可能会在后续过程中（直 至最终用户）继续遭受ESD软损伤或其它过应力损伤积累而过早地失效。 由于软损伤是潜在的，运用目前的技术还很难证明或检测出来，特别是器件 被装入整机产品之后，因此具有更大的危害性。这些产品流入市场后的维护 成本和造成的其它损失，将比在生产中发生的直接损失要放大几十甚至上百 倍！
电子行业如微电子、光电子的制造和使用厂商因为静电造成的 损失和危害是相当严重的。据美国1988年的报道，它们的电子 行业中，由于ESD的影响，每年的损失达亿美元之多；据日本 统计，它们不合格的电子器件中有45％是由于静电而引起的； 我国每年因静电危害造成的损失也至少有几千万。下左图是美 国Ti公司对某一年对客户失效器件原因进行分析统计的结果， 从中可以看到由EOS/ESD引起的失效占总数的47%下；下图是美 国半导体可靠性新闻对1993年从制造商、测试方和使用现场得 到的3400例失效案例进行的统计，从中可以看到,EOS/ESD造成 的失效也达到20%。
防静电基础知识培训教材
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目
一.静电基本概念及产生原理
录
二.静电对电子工业的危害
三.静电的防护与控制
四.静电标示及其意义
五.生产现场静电防护实例
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静电的基本概念之一
静电（Electrostatic）就是物体表面过剩和不足的 静止电荷，静电是一种电能，它留存与物体表面； 静电是正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡的 结果；静电是通过电子和离子的转移而形成的。 静电放电（ESD Electro Ｓtatic Discharge）： 带有不同静电电势的物体或表面之间的静电电荷 转移。有两种形式：接触放电，电场击穿放电。 静 电 敏 感 度 (ESDS Electrostatic Discharge Sensitivity) 静 电 敏 感 器 件 (ESSD Electrostatic Sensitive Devices) EPA:ESD Protect Area(ESD防护区域) ECA:ESD Control Area(ESD控制区域)
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电子产品生产中的典型静电源
身体 衣服
原材料 生产辅助物 包装材料
地板 工作面 主要设备 清洁室
墙壁 天花板 光源固定器 通风架
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静电的防护与控制
ESD控制的基本原则 ESD控制的基本原则 .做好ESD防护设计 ESD防护设计 ESD防护设计：器件选型、合理布线、设计保护电路等 .消除和减少静电的产生：减少或消除静电产生的过程、维持过程和材料 处于等电势等 .使静电荷泻放与中和：使用静电导体、接地、电离器来泻放与中和静电 .保护产品免遭ESD伤害 ESD伤害 ESD伤害：使用防静电材料包装和储运 .防静电区设计原则 防静电区设计原则 .抑制静电荷的积累和静电压的产生。如设备、仪器、工装不使用塑料、 有机玻璃、普通塑料袋。 .安全、迅速、有效地消除已产生的静电荷，使用有绳防静电腕带、防静 电椅、防静电周转车、防静电周转箱。 .保证静电压小于100V。
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静电的基本概念之二
静电问题依附于物体（气、液、固体）而存在。如果物体带有过 剩的电荷则成为带电体。物体间的电荷转移过程就是起电过程。 静电产生的方式很多，接触、摩擦、冲流、冷冻、电解、压电、 温差等都可以产生静电。但基本过程可归纳为：接触--》电荷转 移 --》偶电层的形成 --》电荷分离。
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静电概念小结 电概念小结 静电是电荷的产生与消失过程中产生的 电 的 现 总 象 称
特
高电位 作用时间短 复现性差
点
小电流 受湿度影响较大
低电量 瞬间现象多
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1. 接触起电
当两个不同的物体相互接触时就会使得其中一个物体失去 一些电荷带正电，而另一个物体得Fra Baidu bibliotek一些剩余电子的物体 而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积 累使物体带上静电。