ESD(防静电)培训教材-静电防护基础知识2011年ppt课件.ppt
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1、静电防护基础知识ESD(防静电防静电)培训教材培训教材静电防护基础知识静电防护基础知识静电防护基础知识TCL多媒体多媒体全球全球质量管理质量管理中心质量管理部中心质量管理部林军2011年1月编制ESD(防静防静电电)培培训训教材教材静电防护基础知识一、什么是静电静电静电( (ElectrostaticElectrostatic,static electricitystatic electricity) ) 通俗地来说,静电就是静止不动的电荷。它一般存在于物体的表面。是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果。静电是通过电子或离子转移而形成的。静电可由物质的接触和分离、静电感应、介质极化和带电微粒的附
2、着等物理过程而产生。静电防护基础知识伤害结果:u突发性失效10%零件突然失效u 潜在性失效90零件电参数微变,使用 寿命变短。难以检测,危害性更大 一般来说,静电只有在发生静电放电时,才会对元器件造成伤害和损伤。静电伤害的形式: 静电吸附灰尘,降低元器件绝缘电阻(缩短寿命)。 静电放电(ESD)破坏,造成电子元件失效。 静电放电产生的电磁场对电子元器造成电磁干扰。静电防护基础知识二、什么是静电放电静电放电(静电放电(Electrostatic DischargeElectrostatic Discharge,ESDESD) 处于不同静电电位的两个物体间的静电电荷的转移就是静电放电。这种转移的方
3、式有多种,如接触放电、空气放电。静电放电的特点: l 高电压几百伏几万伏l 持续时间短(几百纳妙)l 低能量几十几百微焦耳l 快速的电流上升时间几十纳秒 静电防护基础知识人体电位(人体电位(KVKV)电击感度电击感度1.01.0没有感觉没有感觉2.02.0手指外侧有感觉,但不疼痛手指外侧有感觉,但不疼痛2.52.5有针刺感、哆嗦感、但不疼痛有针刺感、哆嗦感、但不疼痛4.04.0有较强针刺感,手微疼痛;光有较强针刺感,手微疼痛;光暗时能见到放电微光暗时能见到放电微光5.05.0从手掌到腕部感到疼痛从手掌到腕部感到疼痛6.06.0手指感到剧痛,腕部有强烈的手指感到剧痛,腕部有强烈的电击感电击感7.
4、07.0手指、手掌剧痛,有麻木感手指、手掌剧痛,有麻木感静电放电的主观感受静电防护基础知识静电放电的主观感受在在3 30 00 00 0伏伏时时,你你能能 通通过过皮皮肤肤感感知知在在5 50 00 00 0伏伏时时,你你能能 听听见见在在1 10 00 00 00 0伏伏时时,你你能能 看看见见人体对ESD 的敏感静电防护基础知识三、静电的产生 静电产生的方式有很多,如接触、摩擦、冲流、冷冻、电解、压电、温差等,但主要是两种形式,即p 摩擦产生静电摩擦产生静电( (图图1)-1)-受材料性质、湿度、接触受材料性质、湿度、接触面积、接触压力、分离速度、表面积、接触压力、分离速度、表面洁净度等因
5、素影响面洁净度等因素影响 p 感应产生静电感应产生静电( (图图2) 2) 图1图2摩擦生电摩擦生电感应生电感应生电静电防护基础知识常见物体带电顺序空空 气气石石 棉棉玻玻 璃璃云云 母母头头 发发尼尼 龙龙羊羊 毛毛毛毛 皮皮铅铅丝丝铝铝纸纸钢钢木木 头头琥琥 珀珀硬硬 橡橡 胶胶铜铜 银银硫硫 磺磺聚聚 合合 物物特特 氟氟 龙龙正正 电电负负 电电材材 料料 摩摩 擦擦 生生 电电 序序 列列 表表静电防护基础知识四、与静电相关的几个物理量 静电荷 存在的剩余电荷 库仑定律库仑定律 定律的内容:真空中两个点电荷之间的相互作用力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们距离的平方成反比,作用力的
6、方向在它们的连线上。 F=Kq1q2(r2) 静电压静电压 带静电电荷物体之间或它们与大地之间的电势差。静电防护基础知识静电压 V=Q/C=Q*d/(A*)Q电荷量C电容量d等效平板电容器两板之间的距离A等效平板电容器的面积 两板间物质的介电常数 环境的湿度和空气中离子的密度也直接环境的湿度和空气中离子的密度也直接影响静电产生的大小。影响静电产生的大小。静电防护基础知识五、 静电放电的几种模式p 人体放电模式HBM(human body model) p 机器放电模式MM(machine model)【日本模型】p充电器件放电模式CDM(charged-device model)静电防护基础知
7、识六、静电放电敏感器件(SSD)静电损伤机理:u 热击穿; 由于半导体的热时间常数比静电放电脉冲时间长,所以静电放电产生的热量从热量耗散面积向外散热好少因而在器件形成较大的温度梯度.u 介质击穿; 加在绝缘层两端的电压超过介质击穿电压时,会发生介质击穿.u 气体电弧放电; 如果器件中没有被钝化的薄电极之间间距很小场强超过气体击穿场强时会引起电弧放电,造成瞬间气体电弧放电,造成瞬态电流过大使器件受到损坏.静电防护基础知识 静电敏感度介于01999V的元件为1级 静电敏感度介于20003999V的元件为2级 静电敏感度介于400015999V的元件为3级 静电放电敏感器件(SSD)等级静电防护基础
8、知识七、 静电防护材料的电特性:导电材料:表面电阻率(表面阻抗)小于1105欧姆或体电阻率小于1104欧姆/厘米 耗散材料:表面电阻率大于或等于1105而小于11012欧姆,或体电阻率大于或等于1104而小于11011欧姆/厘米的材料。 屏蔽材料:表面电阻率小于1104欧姆或体电阻系数小于1103欧姆/厘米 绝缘材料:表面电阻率大于11012欧姆或体电阻率大于11011欧姆/厘米 静电防护基础知识表面电阻率表面电阻率 沿试样表面电流方向的直流电场强度与电流密度之比,单位为: 。体积电阻率体积电阻率 沿试样体积电流方向的直流电场强度与电流密度之比,单位为: /cm2 。 静电保护区静电保护区EP
9、A(Electrostatic protected area ) 防静电等级要求较高的工作区。配备各种防静电装备(用品)和设置接地系统(等电位连接),能限制静电的积累和电位,具有确定边界和专门标记的生产,维护,存储,使用,装配SSD的场所。静电防护基础知识等级等级防护区的静电电位最高限值防护区的静电电位最高限值1 1100V100V2 2500V500V3 31000V1000V静电防护等级静电防护基础知识电子工业中的静电问题静电的主要来源:l 人体静电l 仪器和设备的静电l 元器件本身的静电l 其它静电如元件的制造、搬运、储存、测量等 静电的安全泄放电流:小于静电的安全泄放电流:小于5 5毫
10、安毫安静电防护基础知识静电防护基础知识一、人体静电 1. 1.人体接触面广人体接触面广, ,活动范围大活动范围大. . 2. 2.人体与大地间的电容很低人体与大地间的电容很低. . 3. 3.人体的电阻很低相当于一个良导体人体的电阻很低相当于一个良导体 1. 1.人体静电与人体所接触的环境以及活动的方式有人体静电与人体所接触的环境以及活动的方式有. .如如下图所示的下图所示的 动作与静电的变化动作与静电的变化; ; 人体电势是最重要的静电源人体电势是最重要的静电源, ,这主要有三个方面的原因这主要有三个方面的原因: : 影响人体静电的因素影响人体静电的因素: :静电防护基础知识 1001000
11、1500810V走坐脚抬起1550V(站起)脚放下1400V坐下动作5KV/S3.8KV/S3.2KV/SV人在不同动作时的静电压变化静电防护基础知识1.人体静电与环境湿度有关,湿度越低则静电势越高; 2.人体静电与衣物,鞋帽的材料有关,化纤制品较棉制品更易产生静电; 3.人体静电与个人的体质有关,主要表现在人体等效电阻和人体等效电容上. 4.人体静电与个人的操作速度有关,操作速度越快,人体静电势越高. 5.人体各个部位所带的静电电荷不是均等的,一般认为手腕的静电势最高 影响人体静电的因素影响人体静电的因素: :静电防护基础知识静电防护基础知识二、仪器和设备的静电 仪器设备外壳也会由于摩擦或静
12、电感应带上静电仪器设备外壳也会由于摩擦或静电感应带上静电. .如传输如传输带在传动的过程中与转轴接触和分离产生的静电带在传动的过程中与转轴接触和分离产生的静电; ;接地不接地不良仪器金属外壳在电场中感应产生静电等良仪器金属外壳在电场中感应产生静电等三、器件本身的静电 电子器件的外壳电子器件的外壳( (主要指陶瓷主要指陶瓷, ,玻璃和塑料封装管壳玻璃和塑料封装管壳) )与绝缘与绝缘材料相互摩擦材料相互摩擦, ,也会产生静电也会产生静电. .静电防护基础知识基本思路及方法:1、控制静电产生工艺控制法防止静电产生2、防护静电耗散及泄漏(主讲)静电耗散及泄漏法静电屏蔽与接地静电中和法环境增湿电子产品E
13、SD的防护设计静电防护原理ESDESD敏感符號敏感符號ESDESD防護符號防護符號静电防护基础知识一、静电耗散及泄漏: 将生产环境和各种操作过程中产生的静电迅速耗散,以及泄漏是防止静电危害行之有效的方法.静电耗散及泄漏的一般要求 1.静电耗散原理:将电子生产用的种类用品(装备)用ESD防护材料来制备. 2.静电泄漏定义:带电体上的电荷通过内部和其表面等途径,而使之部分或全部消失的现象. 以上要求通常都是同是使用耗散与接地的特殊情况 耗散与接地的特殊情况是指防静电系统的悬浮接地与等电位防静电材料(装备)使用中的安全问题静电防护基础知识二、静电中和: 静电中和定义:带电体的电荷与其内部和外部相反符
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