ESD防护基础知识
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思考：温度变化是否能产生静电
公司机密严禁外泄
静电的产生－摩擦起电 ‘摩擦’
主要来源： 接触 + 或 + 分离 压力
‘摩擦’生电
公司机密严禁外泄
静电的产生－摩擦起电的影响因素
决定静电量的主要因素：
• 材料（包括材料的相对性） • 接触面积和表面粗糙情况 • 接触力 • 分离速度 • 环境湿度
在干燥和快速移动活动中使用不当的材料容易产生高静电和 增加静电破坏风险！
对微电路中的一段线路做ESD实验发现： ➢200V~400V时 线路的阻抗没有发现变化 ➢600V时 微电路的性能指标稍有下降，但仍能通过 测试。 ➢800V~900V 出现了局部熔断和孔洞，线路阻抗发生了 明显变化 ➢1000V 线路断路，器件被完全损坏。
公司机密严禁外泄
人体对静电的敏感程度
在大于3000伏时， 你能通过皮肤感知
公司机密严禁外泄
静电的损伤方式
电介质 击穿
热 击穿
➢半导体氧化层周围的电压超过了氧 化层介质击穿电压
氧化层越薄，对静电越敏感。
➢在ESD事件中产生的热量使器件局 部过热和使接点融化，过热和短路会 损坏器件
热是由放电电流产生的 热能与放电电流的平方成正比
公司机密严禁外泄
静电的损伤方式
硬损伤：器件不能工作 软损伤：ESD减弱了器件或单板 的性能，但仍能通过测试。单板 或器件的特性变差，最终失效。
➢ECA：ESD Control Area(ESD控制区域) ➢EOS：Electrostatic Over Strength（电过应力）
公司机密严禁外泄
静电的产生－几种静电产生方式
静电的产生有三个途径。。。 1. 接触分离 （最常见的‘摩擦’） 2. 电感效应 3. 电容效应
电容效应只增加静电破坏的风险程度，并没有改变电荷量 ！
Fra Baidu bibliotek在5000伏时， 你能听见
人体对ESD的感觉
在10000伏时， 你能看见
公司机密严禁外泄
部分元件ESD的敏感度
大部分器件的敏感度都小于人体感知电压,我司EPA控制电压为 ±100V
H公司的ESSD(静电敏感器件)包括集成电路（IC），场效应管 （MOS管） ，光电器件(LED,数码管) ,厚膜(电阻),板卡及其组
o = 8.85 X 10 -12 F/m r = 材料的相对介电常数
1,000 volts !!!
d
10 votls
V=Q/C
d
V
静电压并非固定值！
公司机密严禁外泄
静电的产生－静电的特性
高电位：可达数万至数十万伏，操作时常达数百至数 千伏（人通常对3.5KV以下静电不易感觉到）。 低电量：静电流多为微安级（尖端瞬间放电例外）。 作用时间短：微秒级。 受环境影响大：特别是湿度，湿度上升则静电积累减 少，静电压下降。
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静电的产生－摩擦起电环境对静电的影响
空气中的水气增加空气的导电性，因此减少静电的产生或累积。。。 相对湿度越高越好 ( > 60% )；高湿度对于一些考虑 ( 例如腐蚀、 污染 ) 不利； 折中湿度要求 45% ~ 75%
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静电的产生－电感效应
+
+ +++++ ++
公司机密严禁外泄
材料的电特性－绝缘体
➢限制电子自由移动 ➢很大的体电阻≥1x1011Ω ➢很少有电子在物体中移动 ➢能够保持大量电荷 ➢在同一种物体的上的不同地方可以保持正电荷和负电荷。 ➢绝缘体的耗散只能通过环境（离子风机、涂防静电液等）， 不能通过自己的表面
注意：纸板和木头在湿度较高时因为吸水具有静电耗散性
件
公司机密严禁外泄
静电在行业中的损失
➢88年美国ESD影响损失50亿美元 ➢电子产品运行出现的故障49％的为静电所致 ➢日本IC生产中的不合格品45％是静电造成的 ➢90％ESD对元器件、电路的破坏是潜在的
ESD对行业造成的损失如此巨大，加上人体 对小于3000V的静电基本上无感知，所以静 电需要引起足够的重视.
➢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):抑制静电荷的积累和
静电压的产生；安全、迅速、有效的消除已产生的静电荷
ESD 基础培训
公司机密严禁外泄
目录 静电的危害及历史 静电基础知识 静电控制 常见的不符合ESD控制规范的实例
公司机密严禁外泄
ESD损坏种类比例
潜在损坏 60%
严重损坏 10%
局部损坏 30%
在实际中潜在损坏及局部损坏均表现为软损 伤（即无法通过出厂测试筛选出来）
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静电损伤试验
Uncharged Object Charged object
+++++++++
--------
++ ++
++ +++
+++++++++
-
--
---------
+++++++++ --------
++
++ +
++
电感效应 注：绝缘体不能够被电感生电 !
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静电的产生－电容效应
C = o r A / d
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目录 静电的危害及历史 静电基础知识 静电控制 常见的不符合ESD控制规范的实例
公司机密严禁外泄
有关静电名称解释
➢静电：静电就是物体上多余的电荷,所产生的效应包括带电体之
间力的作用和电场。
➢静电放电（ESD—Electrostatic 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。
能，湿度较低（一般小于50%左右）时表现为绝缘性能。
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材料的电特性－导体
➢电子在导体表面和体内流动 ➢体电阻＜1x104Ω ➢如果连接到地，电荷能被中和 ➢电荷能被积累在没有接地的导体上 ➢在导体上的电荷泻放快
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静电的损伤方式－EOS
ESD能引起电过应力（EOS），熔化器件的金属部分 EOS有下列特点： ➢持续时间较长的大电流 ➢对器件的大面积损伤 ➢损伤可以明显观察到
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材料的电特性
绝缘体是个问题，因为静电可以产生和累积其上。而 最终造成电晕放电或电感破坏现象。
导体也可能是个问题。因为导体 造成快速的放电，以及受到外来 感应！ 在ESD领域，材料分为绝缘体、 导体、静电耗散材料
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静电的产生－摩擦起电 ‘摩擦’
主要来源： 接触 + 或 + 分离 压力
‘摩擦’生电
公司机密严禁外泄
静电的产生－摩擦起电的影响因素
决定静电量的主要因素：
• 材料（包括材料的相对性） • 接触面积和表面粗糙情况 • 接触力 • 分离速度 • 环境湿度
在干燥和快速移动活动中使用不当的材料容易产生高静电和 增加静电破坏风险！
对微电路中的一段线路做ESD实验发现： ➢200V~400V时 线路的阻抗没有发现变化 ➢600V时 微电路的性能指标稍有下降，但仍能通过 测试。 ➢800V~900V 出现了局部熔断和孔洞，线路阻抗发生了 明显变化 ➢1000V 线路断路，器件被完全损坏。
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人体对静电的敏感程度
在大于3000伏时， 你能通过皮肤感知
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静电的损伤方式
电介质 击穿
热 击穿
➢半导体氧化层周围的电压超过了氧 化层介质击穿电压
氧化层越薄，对静电越敏感。
➢在ESD事件中产生的热量使器件局 部过热和使接点融化，过热和短路会 损坏器件
热是由放电电流产生的 热能与放电电流的平方成正比
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静电的损伤方式
硬损伤：器件不能工作 软损伤：ESD减弱了器件或单板 的性能，但仍能通过测试。单板 或器件的特性变差，最终失效。
➢ECA：ESD Control Area(ESD控制区域) ➢EOS：Electrostatic Over Strength（电过应力）
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静电的产生－几种静电产生方式
静电的产生有三个途径。。。 1. 接触分离 （最常见的‘摩擦’） 2. 电感效应 3. 电容效应
电容效应只增加静电破坏的风险程度，并没有改变电荷量 ！
Fra Baidu bibliotek在5000伏时， 你能听见
人体对ESD的感觉
在10000伏时， 你能看见
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部分元件ESD的敏感度
大部分器件的敏感度都小于人体感知电压,我司EPA控制电压为 ±100V
H公司的ESSD(静电敏感器件)包括集成电路（IC），场效应管 （MOS管） ，光电器件(LED,数码管) ,厚膜(电阻),板卡及其组
o = 8.85 X 10 -12 F/m r = 材料的相对介电常数
1,000 volts !!!
d
10 votls
V=Q/C
d
V
静电压并非固定值！
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静电的产生－静电的特性
高电位：可达数万至数十万伏，操作时常达数百至数 千伏（人通常对3.5KV以下静电不易感觉到）。 低电量：静电流多为微安级（尖端瞬间放电例外）。 作用时间短：微秒级。 受环境影响大：特别是湿度，湿度上升则静电积累减 少，静电压下降。
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静电的产生－摩擦起电环境对静电的影响
空气中的水气增加空气的导电性，因此减少静电的产生或累积。。。 相对湿度越高越好 ( > 60% )；高湿度对于一些考虑 ( 例如腐蚀、 污染 ) 不利； 折中湿度要求 45% ~ 75%
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静电的产生－电感效应
+
+ +++++ ++
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材料的电特性－绝缘体
➢限制电子自由移动 ➢很大的体电阻≥1x1011Ω ➢很少有电子在物体中移动 ➢能够保持大量电荷 ➢在同一种物体的上的不同地方可以保持正电荷和负电荷。 ➢绝缘体的耗散只能通过环境（离子风机、涂防静电液等）， 不能通过自己的表面
注意：纸板和木头在湿度较高时因为吸水具有静电耗散性
件
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静电在行业中的损失
➢88年美国ESD影响损失50亿美元 ➢电子产品运行出现的故障49％的为静电所致 ➢日本IC生产中的不合格品45％是静电造成的 ➢90％ESD对元器件、电路的破坏是潜在的
ESD对行业造成的损失如此巨大，加上人体 对小于3000V的静电基本上无感知，所以静 电需要引起足够的重视.
➢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):抑制静电荷的积累和
静电压的产生；安全、迅速、有效的消除已产生的静电荷
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公司机密严禁外泄
目录 静电的危害及历史 静电基础知识 静电控制 常见的不符合ESD控制规范的实例
公司机密严禁外泄
ESD损坏种类比例
潜在损坏 60%
严重损坏 10%
局部损坏 30%
在实际中潜在损坏及局部损坏均表现为软损 伤（即无法通过出厂测试筛选出来）
公司机密严禁外泄
静电损伤试验
Uncharged Object Charged object
+++++++++
--------
++ ++
++ +++
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-
--
---------
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++
++ +
++
电感效应 注：绝缘体不能够被电感生电 !
公司机密严禁外泄
静电的产生－电容效应
C = o r A / d
公司机密严禁外泄
目录 静电的危害及历史 静电基础知识 静电控制 常见的不符合ESD控制规范的实例
公司机密严禁外泄
有关静电名称解释
➢静电：静电就是物体上多余的电荷,所产生的效应包括带电体之
间力的作用和电场。
➢静电放电（ESD—Electrostatic 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。
能，湿度较低（一般小于50%左右）时表现为绝缘性能。
公司机密严禁外泄
材料的电特性－导体
➢电子在导体表面和体内流动 ➢体电阻＜1x104Ω ➢如果连接到地，电荷能被中和 ➢电荷能被积累在没有接地的导体上 ➢在导体上的电荷泻放快
公司机密严禁外泄
静电的损伤方式－EOS
ESD能引起电过应力（EOS），熔化器件的金属部分 EOS有下列特点： ➢持续时间较长的大电流 ➢对器件的大面积损伤 ➢损伤可以明显观察到
公司机密严禁外泄
材料的电特性
绝缘体是个问题，因为静电可以产生和累积其上。而 最终造成电晕放电或电感破坏现象。
导体也可能是个问题。因为导体 造成快速的放电，以及受到外来 感应！ 在ESD领域，材料分为绝缘体、 导体、静电耗散材料