ESD培训资料
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ESD损伤实验
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。
Page 28
1.5 静电的危害
几处空洞是由电子迁移造成的，它是一种软损伤形式
使用的一种仪器时，因人体静电放电导致2只价值6000美元的进 口并遭禁运的CCD器件（一种MOS器件）失效，几乎影响卫星
的发射进度。
Page 6
1.1 基本概念
静电：静电就是物体上多余的电荷。它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
案例
2004年4月3日电 4月2日下午3时54分，位于萧山浦阳镇 的杭州硅宝化工有限公司发生火灾，杭州市消防支队萧山大队火 速派出五辆消防车和三个民办消防队赶赴火场。 起火的是公司一 个约300多平方米的仓库，里面存有大量化学原料，着火后，火 势十分凶猛，十几公里以外就能看到滚滚浓烟。消防员到场后， 迅速开展灭火行动，架起两架泡沫炮和三支泡沫枪实施扑救，并 用水枪对化学药品进行稀释。扑救过程中，仓库内化危品桶不断 发生爆炸。 经过三个多小时扑救，火灾于晚7时被彻底扑灭。据消防 部门初步调查，火灾原因是该公司两名员工在对六甲基二硅氮烷 进行倒料时产生静电，引发火灾。此次火灾过火面积300多平方 米，火灾损失10余万元。（2004-04-03 10:01:56） 来源 新华网 浙江频道
Page 33
1.5 静电的危害
ESD失效带来的影响
· 内部损失 金钱 时间 不可估计的 · 外部损失 信誉 用服服务 顾客满意度
Page 34
1.6 材料的电特性
绝缘体－很大的体电阻＞1×1011Ω
导体－很小的体电阻＜1×104Ω
静电释放材料－体电阻≥1×104 ~＜1×1011Ω
1.4 静电的特点
在3000伏时，你能 通过皮肤感知
人体对ES D的敏感
在5000伏时，你能 听见
在10000伏时，你能 看见
Page 21
1.4 静电的特点
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。
内容
一、ESD基础知识介绍
二、静电控制
三、目前的ESD现状
四、常见的不符合静电控制规范的实例
常见的防静电使用工具（防静电工具包）
常见的防静电材料
常见的防静电材料
防静电 海绵
黑色防静电 EPE
防静电 气泡 袋
常见的防静电材料
该纸箱里面有涂炭层 起静电屏蔽的作用 一般纸箱为绝缘材料
常见的防静电材料
干 燥 环 境 更 易 积 累 静 电 电 荷
Page 18
1.3 静电的产生
人 体 被 感 应 起 电 了
感应起电
Page 19
1.3 静电的产生
电容的改变 物体带的电压与物体的等效电容有很大 关系： V=Q/C
物体带的电荷一定时，它的电压取决于 电容大小： 增加电容，电压减少 降低电容，电压升高
Page 5
案例
日本曾对不合格的电子产品进行过解剖分析，发现45%的不合格
器件是由静电放电造成的。美国也在上世纪八十年代初作过统 计，它的电子工业每年由于静电造成的损失高达100亿美元。英
国经过数年调查了解到，该国上世纪70～80年代，每年因静电
造成的电子产品损失约为20亿英磅。
北京某航天研究所，在1992年初组装调试我国“资源卫星”上
ESD培训教材（员工类）
研发中心工艺部 2012.09.26
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
前言
裸手接触单板， 单板不能工作了
怎么回事？？
这是静电放电（ESD）在作怪！！
内容
一、ESD基础知识介绍
二、静电控制
三、公司目前的ESD现状
四、常见的不符合静电控制规范的实例
Page 3
一、静电基础知识
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 基本概念 静电的历史及影响 静电的产生 静电的特点 静电的危害 材料的电特性
Page 45
2.3 在哪些地方需要进行ESD控制（Where）
W HERE？
供应商 实验室
IQC
仓储 生产线 装配和测试 理货和包装 客户现场 维修
Page 46
2.4 控制什么（WHAT）
EPA(ESD Protection Area)
环境 地板 温湿度 工作台 工装夹具 ……
个人 个人物品 工衣 工鞋 接地 ……
1.3 静电的产生
静电电压能够由 以下几种情况产 生： 摩擦剥离起电 感应起电 电容的改变
科学定理 1、库仑定理 同性排斥 异性吸引 2、V=Q/C V=电压（伏特） Q=电荷（库仑） C=电容（法拉）
Page 13
1.3 静电的产生
静电的产生
同 极 相 斥 异 极 相 吸
摩擦起电
物质的结合和分离都会产生静电。
1.5 静电的危害
高静电敏感器件失效原因排序
EOS/ESD 59% 电子测试 3% 氧化/钝化 3% 导体失效 3% 硅片断裂 4% 引脚短路/开路 7% 引脚连接 15% 其他 6%
EOS/ESD 引起的失效 排在第一位
Page 24
1.5 静电的危害
电介质 击穿
失效的原因
--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。过热和短 路会损坏器件 --在ESD事件中产生的热量使器件局部过 热和使接点融化 --热是由放电电流产生的 --热能与放电电流的平方成正比
热击 穿
Page 25
1.5 静电的危害
ESD 失效
彷真人体带 8000V 静电放电 放电 3 次 放大 3000 倍
Page 26
1.5 静电的危害
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。
Page 27
1.5 静电的危害
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。
1.5 静电的危害
产品故障 软件故障30％多 硬件故障中器件失效30%多、外应力（环境温湿、 灰尘腐蚀、雷电、机械应力、包装等）导致产 品故障约30％ 器件失效中EOS/ESD失效率占30~40%，而高静 电敏感的器件EOS/ESD失效率高达60%左右。
法拉第笼静电屏蔽原理
法拉第笼（Faraday Cage）是一个由金属
或者良导体形成的笼子。是以电磁学的奠 基人、英国物理学家迈克尔· 法拉第的姓氏 命名的一种用于演示等电势、静电屏蔽和 高压带电作业原理的设备。它是由笼体、 高压电源、电压显示器和控制部分组成。 其笼体与大地连通，高压电源通过限流电 阻将10万伏直流高压输送给放电杆，当放 电杆尖端距笼体10厘米时，出现放电火花， 根据接地导体静电平衡的条件，笼体是一 个等位体，内部电势为零，电场为零，电 荷分布在接近放电杆的外表面上。 静电屏蔽原理 导体的外壳对它的内部起到“保护”作用， 使它的内部不受外部电场的影响，这种现 象称为静电屏蔽。
Page 32
1.5 静电的危害
器件静电损伤案例
99年GSM BTS2.0生产时射频放大器ERA-3SM大面积（10％以 上）失效，生产静电损伤。 GSM BTS3.0的GM51RCU单板U6位臵放大器（ERS-5SM）持续 高失效率－RF电缆静电损伤。 2000年3月CC08ASL用户板上二极管RD5和RD6不良率达90%， 为生产中传送塑料板摩擦静电损伤。 光网络产品SS62S16.TWC板上OQ2536失效率高达10000ppm， 为电缆插装静电损伤。
Page 14
1.3 静电的产生
Page 15
1.3 静电的产生
影响摩擦起电的因素
物质结合的紧密度
分开的速度
材料的导电性 摩擦系数以及位臵
1.3 静电的产生
空气 石棉 玻璃 云母 头发 尼龙 羊毛 毛皮 铅 丝 铝 纸
正电
钢 木头 琥珀 硬橡胶 铜银 硫磺 聚合物 特氟龙
负电
材料摩擦生电序列表
公元1700年Hauksbee 发明了静电发生器、 验电器，发现了电磁感应现象。 公元1800年 --Faraday 发明了法拉第笼， --Kelvin 发明了静电测试仪， --造纸厂使用了接地技术， Volta 发明了电池。
1.2 静电的历史及影响
正面！ 复印机 环境控制 工业过程控制 危害！ 医院里麻醉蒸气爆炸 飞行器在飞行过程充电影响了通信 在1960年第一个ESD敏感器件诞生 现在计算机里的磁头是ESD最敏感 的器件，敏感度约20V。
Page 17
1.3 静电的产生
人体活动产生典型的静电电压（V ）
人体活动 在地毯上走动 在聚乙烯地板上走 动 在工作台上工作 拿聚乙烯纤维包 从工作台拿起聚乙 烯衬垫 坐在填有聚氟脂泡 膜的椅子上 静电势（空气相对 静电势（空气相对 湿度10~20%） 湿度65~90%）
35000 12000 6000 7000 20000 18000 1500 250 100 600 1200 15000
Arial Narrow粗体,20磅 内径： φ 26mm 外径： φ 50mm
15mm Arial粗体,12磅
ESD
15 mm
底色:黄色 Arial粗体,24磅
底色:黄色
二、静电控制
2.1 为什么要进行ESD控制（Why）
2.2 哪些人要参与进行ESD控制（Who）
2.3 在哪些地方需要进行ESD控制（Where）
2.4 控制什仫（WHAT）
2.5 怎样进行ESD控制（How）
2.1 为什么要进行ESD控制(Why）
静电不能被消除，只能被控制！
内部损失
W HY？
钱 时间 不可估计的损失
外部损失
信誉丧失 顾客满意度下降
Page 44
2.2 哪些人要参与进行ESD控制（Who）
who?
· 供应商 · 研发人员 · 采购 · 库房人员 · 生产及测试人员 · 包装人员 · 技术服务 · 客户
材料 原材料 周转材料 包装材料 ……
2.5 怎样进行ESD控制（How）
静电控制的原则 在EPA控制区域操作所有静电敏感器件 存放、运输所有静电敏感器件要用法拉第笼 测试和监控整个静电控制流程
2.5 怎样进行ESD控制（How）
EPA控制方法
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。
Page 7
1.1 基本概念
常见的名词、术语 静电敏感度(ESDS—Electrostatic Discharge Sensitivity) 静电敏感器件(ESSD—Electrostatic Sensitive Devices) EPA:ESD Area(ESD控制区域) Protect Area(ESD防护区域) ECA:ESD Control
注意：外层泡膜袋没有
防静电作用，而是易产生 静电的材料！
易产生静电
防静电标识
底色:黄色
底色:黄色 Arial Narrow粗体,42磅 Arial Narrow 粗体,46磅
粗黑体,42磅,黑色
粗黑体,60磅,黑色
45mm
45mm
35mm 180mm
35mm 180mm
粗黑体,20磅 内径： φ 26mm 外径： φ 50mm 底色:黄色 Arial粗体,24磅
Page 29
1.5 静电的危害
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
Page 30
附：各种常用器件的静电敏感性
(Device)
(Wafer)
人体静电可以损毁任何一个常用半导体器件
1.5 静电的危害
器件静电损伤少部分能够在产品出厂前得到检验控制，大 部分流入市场用户，降低产品质量和寿命，导致数量级增 加维护成本，降低信誉！！ 特别是无线产品中射频器件，传输产品中的高速器件多次 受静电损伤，严重影响产品的可靠性。
1.2 静电的历史及影响
闪电 600BC-Thales发现用毛皮摩擦过的橡胶可以吸 起羽毛。 公元1400年，欧洲人在黑火药的生产过程中采 用了静电控制。 公元1600年，William Gilbert 重复了Thales 的 实验，并观察到干燥天气的影响。
1.2 静电的历史及影响
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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1.5 静电的危害
几处空洞是由电子迁移造成的，它是一种软损伤形式
使用的一种仪器时，因人体静电放电导致2只价值6000美元的进 口并遭禁运的CCD器件（一种MOS器件）失效，几乎影响卫星
的发射进度。
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1.1 基本概念
静电：静电就是物体上多余的电荷。它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
案例
2004年4月3日电 4月2日下午3时54分，位于萧山浦阳镇 的杭州硅宝化工有限公司发生火灾，杭州市消防支队萧山大队火 速派出五辆消防车和三个民办消防队赶赴火场。 起火的是公司一 个约300多平方米的仓库，里面存有大量化学原料，着火后，火 势十分凶猛，十几公里以外就能看到滚滚浓烟。消防员到场后， 迅速开展灭火行动，架起两架泡沫炮和三支泡沫枪实施扑救，并 用水枪对化学药品进行稀释。扑救过程中，仓库内化危品桶不断 发生爆炸。 经过三个多小时扑救，火灾于晚7时被彻底扑灭。据消防 部门初步调查，火灾原因是该公司两名员工在对六甲基二硅氮烷 进行倒料时产生静电，引发火灾。此次火灾过火面积300多平方 米，火灾损失10余万元。（2004-04-03 10:01:56） 来源 新华网 浙江频道
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1.5 静电的危害
ESD失效带来的影响
· 内部损失 金钱 时间 不可估计的 · 外部损失 信誉 用服服务 顾客满意度
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1.6 材料的电特性
绝缘体－很大的体电阻＞1×1011Ω
导体－很小的体电阻＜1×104Ω
静电释放材料－体电阻≥1×104 ~＜1×1011Ω
1.4 静电的特点
在3000伏时，你能 通过皮肤感知
人体对ES D的敏感
在5000伏时，你能 听见
在10000伏时，你能 看见
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1.4 静电的特点
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。
内容
一、ESD基础知识介绍
二、静电控制
三、目前的ESD现状
四、常见的不符合静电控制规范的实例
常见的防静电使用工具（防静电工具包）
常见的防静电材料
常见的防静电材料
防静电 海绵
黑色防静电 EPE
防静电 气泡 袋
常见的防静电材料
该纸箱里面有涂炭层 起静电屏蔽的作用 一般纸箱为绝缘材料
常见的防静电材料
干 燥 环 境 更 易 积 累 静 电 电 荷
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1.3 静电的产生
人 体 被 感 应 起 电 了
感应起电
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1.3 静电的产生
电容的改变 物体带的电压与物体的等效电容有很大 关系： V=Q/C
物体带的电荷一定时，它的电压取决于 电容大小： 增加电容，电压减少 降低电容，电压升高
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案例
日本曾对不合格的电子产品进行过解剖分析，发现45%的不合格
器件是由静电放电造成的。美国也在上世纪八十年代初作过统 计，它的电子工业每年由于静电造成的损失高达100亿美元。英
国经过数年调查了解到，该国上世纪70～80年代，每年因静电
造成的电子产品损失约为20亿英磅。
北京某航天研究所，在1992年初组装调试我国“资源卫星”上
ESD培训教材（员工类）
研发中心工艺部 2012.09.26
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
前言
裸手接触单板， 单板不能工作了
怎么回事？？
这是静电放电（ESD）在作怪！！
内容
一、ESD基础知识介绍
二、静电控制
三、公司目前的ESD现状
四、常见的不符合静电控制规范的实例
Page 3
一、静电基础知识
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 基本概念 静电的历史及影响 静电的产生 静电的特点 静电的危害 材料的电特性
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2.3 在哪些地方需要进行ESD控制（Where）
W HERE？
供应商 实验室
IQC
仓储 生产线 装配和测试 理货和包装 客户现场 维修
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2.4 控制什么（WHAT）
EPA(ESD Protection Area)
环境 地板 温湿度 工作台 工装夹具 ……
个人 个人物品 工衣 工鞋 接地 ……
1.3 静电的产生
静电电压能够由 以下几种情况产 生： 摩擦剥离起电 感应起电 电容的改变
科学定理 1、库仑定理 同性排斥 异性吸引 2、V=Q/C V=电压（伏特） Q=电荷（库仑） C=电容（法拉）
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1.3 静电的产生
静电的产生
同 极 相 斥 异 极 相 吸
摩擦起电
物质的结合和分离都会产生静电。
1.5 静电的危害
高静电敏感器件失效原因排序
EOS/ESD 59% 电子测试 3% 氧化/钝化 3% 导体失效 3% 硅片断裂 4% 引脚短路/开路 7% 引脚连接 15% 其他 6%
EOS/ESD 引起的失效 排在第一位
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1.5 静电的危害
电介质 击穿
失效的原因
--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。过热和短 路会损坏器件 --在ESD事件中产生的热量使器件局部过 热和使接点融化 --热是由放电电流产生的 --热能与放电电流的平方成正比
热击 穿
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1.5 静电的危害
ESD 失效
彷真人体带 8000V 静电放电 放电 3 次 放大 3000 倍
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1.5 静电的危害
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。
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1.5 静电的危害
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。
1.5 静电的危害
产品故障 软件故障30％多 硬件故障中器件失效30%多、外应力（环境温湿、 灰尘腐蚀、雷电、机械应力、包装等）导致产 品故障约30％ 器件失效中EOS/ESD失效率占30~40%，而高静 电敏感的器件EOS/ESD失效率高达60%左右。
法拉第笼静电屏蔽原理
法拉第笼（Faraday Cage）是一个由金属
或者良导体形成的笼子。是以电磁学的奠 基人、英国物理学家迈克尔· 法拉第的姓氏 命名的一种用于演示等电势、静电屏蔽和 高压带电作业原理的设备。它是由笼体、 高压电源、电压显示器和控制部分组成。 其笼体与大地连通，高压电源通过限流电 阻将10万伏直流高压输送给放电杆，当放 电杆尖端距笼体10厘米时，出现放电火花， 根据接地导体静电平衡的条件，笼体是一 个等位体，内部电势为零，电场为零，电 荷分布在接近放电杆的外表面上。 静电屏蔽原理 导体的外壳对它的内部起到“保护”作用， 使它的内部不受外部电场的影响，这种现 象称为静电屏蔽。
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1.5 静电的危害
器件静电损伤案例
99年GSM BTS2.0生产时射频放大器ERA-3SM大面积（10％以 上）失效，生产静电损伤。 GSM BTS3.0的GM51RCU单板U6位臵放大器（ERS-5SM）持续 高失效率－RF电缆静电损伤。 2000年3月CC08ASL用户板上二极管RD5和RD6不良率达90%， 为生产中传送塑料板摩擦静电损伤。 光网络产品SS62S16.TWC板上OQ2536失效率高达10000ppm， 为电缆插装静电损伤。
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1.3 静电的产生
Page 15
1.3 静电的产生
影响摩擦起电的因素
物质结合的紧密度
分开的速度
材料的导电性 摩擦系数以及位臵
1.3 静电的产生
空气 石棉 玻璃 云母 头发 尼龙 羊毛 毛皮 铅 丝 铝 纸
正电
钢 木头 琥珀 硬橡胶 铜银 硫磺 聚合物 特氟龙
负电
材料摩擦生电序列表
公元1700年Hauksbee 发明了静电发生器、 验电器，发现了电磁感应现象。 公元1800年 --Faraday 发明了法拉第笼， --Kelvin 发明了静电测试仪， --造纸厂使用了接地技术， Volta 发明了电池。
1.2 静电的历史及影响
正面！ 复印机 环境控制 工业过程控制 危害！ 医院里麻醉蒸气爆炸 飞行器在飞行过程充电影响了通信 在1960年第一个ESD敏感器件诞生 现在计算机里的磁头是ESD最敏感 的器件，敏感度约20V。
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1.3 静电的产生
人体活动产生典型的静电电压（V ）
人体活动 在地毯上走动 在聚乙烯地板上走 动 在工作台上工作 拿聚乙烯纤维包 从工作台拿起聚乙 烯衬垫 坐在填有聚氟脂泡 膜的椅子上 静电势（空气相对 静电势（空气相对 湿度10~20%） 湿度65~90%）
35000 12000 6000 7000 20000 18000 1500 250 100 600 1200 15000
Arial Narrow粗体,20磅 内径： φ 26mm 外径： φ 50mm
15mm Arial粗体,12磅
ESD
15 mm
底色:黄色 Arial粗体,24磅
底色:黄色
二、静电控制
2.1 为什么要进行ESD控制（Why）
2.2 哪些人要参与进行ESD控制（Who）
2.3 在哪些地方需要进行ESD控制（Where）
2.4 控制什仫（WHAT）
2.5 怎样进行ESD控制（How）
2.1 为什么要进行ESD控制(Why）
静电不能被消除，只能被控制！
内部损失
W HY？
钱 时间 不可估计的损失
外部损失
信誉丧失 顾客满意度下降
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2.2 哪些人要参与进行ESD控制（Who）
who?
· 供应商 · 研发人员 · 采购 · 库房人员 · 生产及测试人员 · 包装人员 · 技术服务 · 客户
材料 原材料 周转材料 包装材料 ……
2.5 怎样进行ESD控制（How）
静电控制的原则 在EPA控制区域操作所有静电敏感器件 存放、运输所有静电敏感器件要用法拉第笼 测试和监控整个静电控制流程
2.5 怎样进行ESD控制（How）
EPA控制方法
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。
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1.1 基本概念
常见的名词、术语 静电敏感度(ESDS—Electrostatic Discharge Sensitivity) 静电敏感器件(ESSD—Electrostatic Sensitive Devices) EPA:ESD Area(ESD控制区域) Protect Area(ESD防护区域) ECA:ESD Control
注意：外层泡膜袋没有
防静电作用，而是易产生 静电的材料！
易产生静电
防静电标识
底色:黄色
底色:黄色 Arial Narrow粗体,42磅 Arial Narrow 粗体,46磅
粗黑体,42磅,黑色
粗黑体,60磅,黑色
45mm
45mm
35mm 180mm
35mm 180mm
粗黑体,20磅 内径： φ 26mm 外径： φ 50mm 底色:黄色 Arial粗体,24磅
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1.5 静电的危害
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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附：各种常用器件的静电敏感性
(Device)
(Wafer)
人体静电可以损毁任何一个常用半导体器件
1.5 静电的危害
器件静电损伤少部分能够在产品出厂前得到检验控制，大 部分流入市场用户，降低产品质量和寿命，导致数量级增 加维护成本，降低信誉！！ 特别是无线产品中射频器件，传输产品中的高速器件多次 受静电损伤，严重影响产品的可靠性。
1.2 静电的历史及影响
闪电 600BC-Thales发现用毛皮摩擦过的橡胶可以吸 起羽毛。 公元1400年，欧洲人在黑火药的生产过程中采 用了静电控制。 公元1600年，William Gilbert 重复了Thales 的 实验，并观察到干燥天气的影响。
1.2 静电的历史及影响