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1、ESDESD基本知识基本知识J A M E S 上海青莹电子科技有限公司 u静电基本概念u静电对电子工业的危害u防静电操作系统u防静电包装u防静电操作规程静电的基本概念 定义 静静电电：物体表面过剩或不足的静止电荷。静电是正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡的结果。静静电电放放电电：具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电感应引起而物体间的静电电荷转移。这是在静电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现象。静电的基本概念 静电产生原因 微观原因微观原因：根据原子物理理论，电中性时物质处于电平衡状态。当两种不同物质相接触时，由于电子逸出功不同，电子会从一种物质移向另一种物质。正是这种电
2、子的得失，使两种失去电平衡，产生了静电。静电的基本概念 静电产生原因u宏观原因宏观原因：1.不同物质接触时会形成偶电层。这两种物质若随之分离，就会带上不同符号的电荷。接触与分离，是静电产生的基本原因。2.静电感应：不带电的条件，会因静电感应而带静电。3.介质极化：不带电的绝缘体或半导体，会因静电场的作用而极化，出现宏观带电现象。4.摩擦能使物体更紧密地接触,能使之更易带电.常用物品摩擦起电序列u人手u玻璃u人的头发u尼龙u羊毛u铝u纸u棉花u硬橡皮u铜u银u金u聚乙烯(-)(+)静电电荷源静电电荷源 测得的电压测得的电压(V)V)10%20%RH 65%90%从普通化纤地毯上行走 35000
3、1500在聚烯烃类塑料地面行走 12000 250工作台上操作的工人 6000 100翻动聚乙烯膜封皮的说明书 7000 600从工作台拾起普通聚乙烯袋 20000 1200垫有聚氨酯泡沫的工作椅 18000 1500剥离印制板包装 盒 16000 3000从印制板上拉下胶带 12000 1500用氟里昂喷洒清洗电路板 15000 5000典型的静电电压典型的静电电荷源典型产品的敏感电压范围静电在电子工业中的危害uESD使电子元器件硬击穿(又称即时失效即时失效)uESD使电子元器件软击穿(又称延时失效延时失效)uESD对元器件的损害后果是导致其硬击穿或软击穿。所谓硬硬击击穿穿是一次性地造成器件
4、的永久性失效；软软击击穿穿则是造成器件的性能劣化或参数的下降而成为隐患。应该说，软击穿带来的危害比硬击穿更为危险。因为对于硬击穿，一般可在产品的检测或调试过程中及时发现并予以调换。而软击穿在初期是难以发现的，往往器件的性能参数更本没变化或稍有变化，但仍在正常范围内，并可正常工作，所以极易通过出厂前的检验而流入用户手中。在使用过程中随着时间的推移，到了一定时候这种软击穿发展成为元器件的永久性失效，大大影响了生产厂家的声誉。由此看来ESD危害是涉及到厂家声誉和经济效益的大问题。静电在电子工业中的危害 静电在电子工业中的危害u在电子产品的生产中,从元器件的预处理、插装、焊接、清洗，至单板测试、总装、
5、调试、直到包装、贮存、发送等工序，由于接触-分离、摩擦、碰撞、感应等作用，都会使与元器件、组件、产品接触或接近的操作人员、工具、器具及工作台面等带电；加之在生产和工作环境中广泛使用合成橡胶、塑料、化纤等高分子绝缘材料制品，而使带电加剧，随时可能发生对器件的 ESD损害。静电在电子工业中的危害u人在地毯上行走，在工作台上工作，操作普通材料等活动都会产生上千伏的静电。如果静电电压的聚集产生火花放电，电子元件、印制板组件和其它电子组件会受到破坏或损坏。u 集成电路中功能元件因体积小、电路密集更易受到ESD损害。u 电子零件在搬运过程中由于摩擦、振动或冲击也会受到ESD损害。u右图是ESD对电子元件的
6、损害，箭头所指处为静电放电后造成的“爪型脚”，使集成电路部分损坏。（该图放大320倍）静电在电子工业中的危害静电泄放曲线V(t)=Voexp(-t/RC)t=0 V(0)=Vo t=V()=0静电防护的基本原则u防止静电荷的产生u抑制静电荷的积累u迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷u使电荷安全泄漏uESD防护工作区是由各种防ESD设施、器材及有明确定义的区域界限形成的工作场地。在该场地经培训的工作人员可以在具有最小的静电放电或静电场损害的情况下操作ESD敏感产品。ESD防护工作区防静电操作系统的组成u防静电安全工作台及防静电桌垫u防静电地板/地垫u防静电区域警示标志u防静电元件盒（袋）u防
7、静电转运盒u接地工具和设备u离子风机和其它保护设备防静电工作区基本组成 离子风机离子风机防静电防静电桌桌 垫垫防静电防静电工作台工作台屏蔽袋屏蔽袋防静电防静电地地 板板警示标志警示标志防静电工作区基本组成 离子风机离子风机防静电防静电桌桌 垫垫防静电防静电工作台工作台屏蔽袋屏蔽袋防静电防静电地地 板板警示标志警示标志防静电工作椅防静电工作椅接地线接地线手腕带手腕带ESD控制大纲要求要素 ESD 采用防 放入一 折下开口 用有盖的 敏感 静电缓 边开口 边，用导 防静电容 元件 冲材料 的屏蔽 电橡皮圈 器进行搬 包 装 袋 中 套 住 运 防静电包装前的搬运程序 ESD 采用 放入屏 在单元包 装入防静电 敏感 缓冲 蔽袋中 装上贴ESD 包装容器中 元件 材料 (成为单 防护包装 封装后贴 包装 元包装)标 志 ESD标志防静电包装程序 u防止摩擦起电的产生u免受静电场的影响u防止与带电人体或与带电物体接触产生直接放电静电防护包装材料的性能 u静电耗散材料静电耗散材料表面电阻率等于或大于105但小于1012，体积电阻率等于或大于104cm，但小于105cm的材料。u导静电材料导静电材料 表面电阻率小于105，体积电阻率小于 104cm的材料。静电防护包装材料的分类 防静电用品 u屏蔽袋原料为多层材料复合而成，见右图屏蔽袋材料 聚乙烯层聚酯层金属层