认识静电及其防护的意义认识静电及其防护的意义一、ESD防护培训教材()基础认知篇1地点地点: 美国加利福利亚国家美国加利福利亚国家森林公园的森林公园的“美洲纱美洲纱”看，发生了什么看，发生了什么:当人们拍道这张照当人们拍道这张照片时，五分钟之后，片时，五分钟之后，一件令人恐怖的事一件令人恐怖的事情发生了！因为雷情发生了！因为雷电（也是静电），电（也是静电），一个人死亡，七个一个人死亡，七个人受伤。人受伤。 1.0A 恐怖的回忆恐怖的回忆-雷电惹的祸雷电惹的祸21.0B 恐怖的回忆恐怖的回忆-静电惹的祸静电惹的祸看，为什么会发生？看，为什么会发生？当人们心痛火箭爆炸当人们心痛火箭爆炸带来的损失时，是否带来的损失时，是否会想到，爆炸的原因，会想到，爆炸的原因，最大的怀疑是静电损最大的怀疑是静电损坏了控制板上的坏了控制板上的IC！中国的长征三号火箭中国的长征三号火箭上用的仪器也发生过上用的仪器也发生过同样的情况！同样的情况！ 3你该不会忘记寒冷的冬季那难忘夜晚，当你你该不会忘记寒冷的冬季那难忘夜晚，当你黑灯黑火的准备脱时，当脱下你那漂亮的呢黑灯黑火的准备脱时，当脱下你那漂亮的呢绒毛衣，晴纶内衣，那点点火花，有时伴有绒毛衣，晴纶内衣，那点点火花，有时伴有劈啪声，这就是静电带给你小小恐怖！准确劈啪声，这就是静电带给你小小恐怖！准确告诉你，这不是好现象，请将你的生存空间告诉你，这不是好现象，请将你的生存空间保持必要的湿度，她还是美容的杀手！保持必要的湿度，她还是美容的杀手！在干燥的深秋和冬季，你是否也有同样的感受在干燥的深秋和冬季，你是否也有同样的感受（象左边那位那样，受到静电的骚乱）？！干（象左边那位那样，受到静电的骚乱）？！干燥的你带了电，金属门把燥的你带了电，金属门把/扶手也都带有静电，扶手也都带有静电，亲密接触导致放电！类似最严重的记录是把人亲密接触导致放电！类似最严重的记录是把人电到经挛！防范的做法是把你家的类似金属门电到经挛！防范的做法是把你家的类似金属门把把/扶手，做好防静电接地！假如你不懂如何扶手，做好防静电接地！假如你不懂如何做，请先在发利达学好，做好。然后回去实施。做，请先在发利达学好，做好。然后回去实施。2.0A 感知静电感知静电42.0A 感知静电感知静电-静电电击人体的生理效应静电电击人体的生理效应53.0A 认识静电对电子产品的危害认识静电对电子产品的危害-ESD 损伤损伤IC内部的引线内部的引线 IC作为电子产品的核心部件，作为电子产品的核心部件，其性能的不稳定其性能的不稳定/损伤，将直损伤，将直接导致电子产品的失败！接导致电子产品的失败！图示为在超高倍显微镜下观察图示为在超高倍显微镜下观察到的到的IC内部因为静电而损伤的内部因为静电而损伤的情况。情况。63.0B 认识静电对电子产品的危害认识静电对电子产品的危害-ESD 损伤损伤IC内部的引线内部的引线Sale! Charge Now!My Loss Is Your Gain.日本曾对不合格的家用电子产品（主要是机顶合），进行解剖分析，发现45%的不合格的器件都是由于静电放电造成的！精彩的电视节目被突如其来的电视故障给打乱了，真让人太扫兴了。74.0 电子业界公认的一些元器件的静电敏感电压值电子业界公认的一些元器件的静电敏感电压值*特别提示特别提示*，在干湿（小于，在干湿（小于30%RH）条件下，人体的带条件下，人体的带电通常在电通常在12千伏特！可见防静电多么需要从自身做起！一不小千伏特！可见防静电多么需要从自身做起！一不小心，带电的你就成了心，带电的你就成了IC的杀手。的杀手。85.0 电子产品静电放电损伤的特点！电子产品静电放电损伤的特点！5.1 隐蔽性：一般情况下，就人体带电，静电电位都在12千伏特，而在此电压上，静电放电人体一般并无直观察觉，而电子元器件却在人们的不知不觉中受到损伤。5.2 失效分析的复杂性：集成度越来越高，工艺越来越复杂，伴随着EOS问题干扰，有时是无法判定ESD问题。5.3 损伤具有潜在性：由于损伤的程度无法确定，有时表现的是某些性能下降，但又没有到失效的程度，这种非致命的损害，其损伤效应又是可以累加的，因此形成潜在的隐患，真不知道什么时候彻底损坏？！5.4 损伤的随机性：元器件本身在其制造过程，电子产品的制造过程，包括其运输过程，都有可能出现静电而导到电子产品失效。*特别提示特别提示*，防静电需要全民皆兵，齐参，防静电需要全民皆兵，齐参与！与！96.0 由于静电的问题而导致的经济成本！由于静电的问题而导致的经济成本！ 近期美国公布了涉及10多个行业的因静电造成的损失调查结果，平均每年的直接经济损失高达200多亿美元，仅电子工业部门每年因静电危害损坏电子元件的损失高达100多亿美元。在美国的历史纪录当中，2001年9.11恐怖袭击事件给美国所造成的经济损失是最为惨重的，总共造成的经济损失达到了207亿美元，也就是说静电相当于使美国每年发生一次 “9.11”事件或每年发生一次洛杉矶大地震！ 美国美国Ryne C. AllenRyne C. Allen研究表明在静电防护中每投入研究表明在静电防护中每投入1 1元，元，其回报达到其回报达到9595元元, ,即回报率即回报率(ROI)(ROI)为为95:195:1。下图为发利达。下图为发利达20052005年仅烟雾报警器年仅烟雾报警器ICIC坏机率，太高了！坏机率，太高了！107.0 静电放电如何发生静电放电如何发生?静电荷 +放电（途径） = ESD静电放电电荷产生电荷快速释放(在十亿分之一秒)ESD= + 1. 摩擦2. 传导3. 感应4. 喷溅1.金属接触2.尖端靠近（电晕放电）117.1 电荷的产生电荷的产生 - 摩擦起电（摩擦起电（1） 上面是不同物质的静电序列表，相互摩擦后，居前面的带正电，居后面的带负电，它告诉我们，在ESD防护时，可能接触的材料，应尽量避免序差过远。12电荷的产生电荷的产生 - 摩擦起电（摩擦起电（2）最高可产生高达最高可产生高达3.5千伏的静电压千伏的静电压（当湿度小于（当湿度小于25%时）时）137.2电荷的产生电荷的产生 - 传导起电传导起电通过接触传导:电荷通过载体，从一个物体转到另一个物体，从而改变另一物体的带电性;通过人体传导; 在正常情况下，传导起电很容易被发现，因其产生的条件非常明显！有多余的电荷源，有显而易见的传播途径。在这里要特别强调的是，在受激励时，温度，压力，湿度，紫外线，等等因素，都可以使处高能态的电子逸出，从而使物体带电（荷）。147.3电荷的产生电荷的产生 - 感应起电感应起电*请观察验电器下面的金属箔，金属箔张开，即表示被验物体带了电，张请观察验电器下面的金属箔，金属箔张开，即表示被验物体带了电，张开角度越大，表示带的电越多。开角度越大，表示带的电越多。157.4电荷的产生电荷的产生 -喷溅喷溅*喷溅是一个不同物质间的摩擦，碰撞，分离，扩散的喷溅是一个不同物质间的摩擦，碰撞，分离，扩散的过程，在此过程，形成许多微小液雾，液滴和新的微小体界过程，在此过程，形成许多微小液雾，液滴和新的微小体界面，这些界面很易被破坏，从而使偶电层出现分离而呈电性。面，这些界面很易被破坏，从而使偶电层出现分离而呈电性。168.1 静电释放过程：电荷快速释放静电释放过程：电荷快速释放-接触接触金属 1金属 2示波器扫描接触瞬间的放电178.2 静电释放过程：静电释放过程：电荷快速释放电荷快速释放-尖端靠近尖端靠近图示雷击引发时的放电图GBB过程的高压焊接时放电过程 陶瓷电容的焊接，切断，弯折时都会出现尖端放电防静电工衣就是利用尖端放电来消除静电结累的189.0 ESD 控制策略控制策略静电放电 = ESD途径途径 1: 确保零件物品不带电荷，或尽可能带少的电荷（低电位）途径途径2:控制放电机制（途径）ESD接地ESD工衣ESD防护物料应用静电屏蔽离子风机等工具的应用 避免金属接触 在无法保证金属不接触时，要时刻注意先释放静电荷，避免其聚集1910.1A 防止静电荷聚集防止静电荷聚集-接地技术（接地技术（1）目的: 确保始终有一个公共的电势基准，和接受多余点荷的场所。串联接地 = No Good（不好）直接接地 = Good（好） 发利达:防静电接地图示20长距离，出现环行走线路 = No Good!近距离接地，避免出现环行走线 = Good!10.1B 防止静电荷聚集防止静电荷聚集-接地技术（接地技术（2）特别提示！不要以为做好了接地技术，就做好了80%的防静电工作！良好的接地有时反而会带来更怕的结果！图示已带电的IC，碰到接地良好的人体，可能会发生更大的放电事实！静电耗散材料的使用和去离子风机的使用同样重要。2110.2 防止静电荷聚集防止静电荷聚集- 防静电物料使用防静电物料使用1051012导电材料静电耗散材料绝缘材料残留电荷电压: 5 伏特.摩擦电压: 20伏特.表面电阻: 105 109 .耗散时间: 3 秒.2210.3 防止静电荷聚集防止静电荷聚集- 去离子风机去离子风机去离子风机平衡电压: 10 伏特耗散时间: 5 秒2310.4 防止静电荷聚集防止静电荷聚集- 屏蔽屏蔽AC屏蔽后的电压: 50 伏特（例如高周波）.2411.1 降低静电放电危害机制降低静电放电危害机制 - 设计过程设计过程选用更好的抗静电能力的晶体器件.提高产品的抗EMC（电磁兼容）能力.2511.2 降低静电放电危害机制降低静电放电危害机制- 工序过程工序过程人体的防静电措施必须保证.防静电物料的应用必须保证.防静电工具的应用必须保证.2611.3 降低静电放电危害机制降低静电放电危害机制- AC power on控制控制AC power on控制: AC power on控制的实施，其实是EOS的实施，即要求有措施包括软件，去确保加电过程是在所有接触都在可靠之后才执行的.2711.4 降低静电放电危害机制降低静电放电危害机制- 嵌位二极管的应用嵌位二极管的应用Unit/IC测试/设计2812.0 加工过程的不良分析和改善是真正品质的加工过程的不良分析和改善是真正品质的提升，确保提升，确保ESD不损坏电子元器件的保证！不损坏电子元器件的保证！ESDESD本课程结束，多谢大家！本课程结束，多谢大家！29