九.ESD基礎(chǔ)知識(shí)及防護(hù)

9.1.靜電放電案例

1.1996年8月，某水電站發(fā)電機(jī)組發(fā)生事故，產(chǎn)生的氫氣超過爆炸極限，在工作 人員走動(dòng)時(shí)，突然發(fā)生爆炸，造成重大傷亡事故。

2.某化纖廠一次檢修后，工人用汽油洗尼龍工作服，搓洗時(shí)發(fā)生靜電引燃成災(zāi)， 傷亡10余人。

3.國際知名品牌筆記本計(jì)算機(jī)因靜電檢測(cè)不合格，在2007年12月14日浙江工商局

在

其官方網(wǎng)站發(fā)布消息稱，在一次專項(xiàng)質(zhì)量檢測(cè)中，東芝、富士通、NEC、HP4個(gè)

國際品牌的幾個(gè)型號(hào)筆記本因靜電被檢測(cè)不合格。

9.2.何為靜電放電?

9.2.1.靜電放電定義及術(shù)語

所謂ESD,即為靜電放電，是electrostatic         discharge的縮寫。指兩個(gè)具有不 同靜電電位的物體(存在電勢(shì)差的兩物體)通過接觸或電場(chǎng)感應(yīng)使電荷從一個(gè)物 體轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)物體的物理現(xiàn)象.

以下為靜電類的術(shù)語：

1.靜電：物體表面過剩或不足的靜止電荷 2.靜電場(chǎng)：靜電在其周圍形成的電場(chǎng)

3.靜電敏感度(ESDS     electrostatic     discharge      sensitive):元件所能承受的

靜電放電電壓

4.防靜電工作區(qū)(EPA    electrostatic     discharge     protected    area):配備各種  防靜電設(shè)備和器材、能限制靜電電位、具有確定邊界和專門標(biāo)記的適于從事 靜電防護(hù)操作的場(chǎng)所。

5.接地(grounding) :電氣連接到能夠供給或接受大量電荷的物體，

5.1.硬接地(hard    ground):直接與大地電極做導(dǎo)電性連接的一種接地方式。

5.2. 軟接地(soft      ground):通過一足以限制流過人體的電流達(dá)到安全值的電阻 連接到大地電極的一種接地方式。

6.靜電接地連接點(diǎn)EBP:earth    bonding    point

9.2.2.常用的物理參數(shù)及常用的數(shù)量級(jí)符號(hào)

·1.常用的物理參數(shù)

· 1)電壓/電場(chǎng)：伏特(V); · 2)電流：安培 (A);

· 3)電量：庫倫 (C);

· 4)電阻/阻抗/ 表面電阻/表 ·   面電阻率/體積電阻/體  ·  積電阻率(Ω);

·5)靜電泄放時(shí)間；秒(S); · 6)電容：法拉 (F);

2.常用的數(shù)量級(jí)符號(hào)

數(shù) 量 級(jí) 全 名  符號(hào)

1012       Tera          T

109         Giga          G

106    Mega    M

103           Kilo          K 10-3   Milli   M 10-6   Micro   μ 10-9        Nano         N 10-12      Pico           P

9.2.3.靜電基本計(jì)算

·歐姆定律：

R=U/I

實(shí)例：安全電阻計(jì)算

人體安全電流0.5mA, 工作交流電壓380V

安全電阻：R=U/I=760K       Q------106Q    安全限流電阻的來源，腕帶用1MQ電 阻

9.3.靜電如何產(chǎn)生?

9.3.1.靜電產(chǎn)生的方式有

1.摩擦：在日常生活中，任何兩個(gè)不同材質(zhì)的物體接觸后在分開，即可產(chǎn)生靜 電，而產(chǎn)生靜電的最普通方法，就是摩擦生電。材料的絕緣性越好，越容易 摩擦生電。另外，任何兩種不同物質(zhì)的物體接觸后再分離，也能產(chǎn)生靜電。

2.感應(yīng)：針對(duì)導(dǎo)電材料而言，因電子能在它的表面自由流動(dòng)，如將其置于一電 場(chǎng)中，由于同性相斥，異性相吸，正負(fù)電子就會(huì)轉(zhuǎn)移。

3.傳導(dǎo)：針對(duì)導(dǎo)電材料而言，因電子能在它的表面自由流動(dòng)，如與帶電物體接 觸，將發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。

4.剝離帶電

物質(zhì)原有的電荷平衡被打破，兩邊帶上相反的電荷同種物質(zhì)的剝離和不同物質(zhì) 間的剝離都會(huì)產(chǎn)生靜電

9.4.靜電放電對(duì)電子產(chǎn)品生產(chǎn)的危害

9.4.1.靜電對(duì)電子元件的影響

集成電路元器件的線路縮小，耐壓降低，線路面積減小，使得器件耐靜電沖擊能 力的減弱，靜電電場(chǎng)(Static    Electric     Filed)和靜電電流(Electrostatic

current   )成為這些高度元器件的致命殺手。同時(shí)大量的塑膠制品等高絕緣材料  的普及應(yīng)用，導(dǎo)致產(chǎn)生靜電的機(jī)會(huì)大增。日常生活中如走動(dòng)，空氣流動(dòng)，搬運(yùn)都 能產(chǎn)生靜電。人們一般認(rèn)為只有CMOS類的芯片才對(duì)靜電敏感，實(shí)際上，集成度高 的元器件電路都很敏感。

影響如下：

1.靜電吸附灰塵，改變線路間的阻抗，影響產(chǎn)品的功能與壽命。

2.因電場(chǎng)或電流破壞元件的絕緣體或?qū)w，使元件不能工作(完全破壞) 3.因瞬間的電場(chǎng)或電流產(chǎn)生的熱，元件受傷任能工作，壽命受損。

9 . 4 . 2 . 決 定 靜 電 放 電 破 壞 性 的 幾 個(gè) 指 標(biāo)

1.靜電電壓

2.短路(或接地)電阻 3.電路長(zhǎng)短和電感效應(yīng)

4.電容

5.放電持續(xù)的時(shí)間

9.  4 . 3 . 兩 種 失 效 模 式

1.突發(fā)性失效

是指元器件受到靜電放電 損傷后，突然完全喪失其 規(guī)定的功能，主要表現(xiàn)為 開路、短路或參數(shù)嚴(yán)重漂

移 。

2.潛在性失效

是指靜電放電能量較低， 僅在元器件內(nèi)部造成輕

微損傷，放電后器件電

參數(shù)仍然合格或略有變 化，但器件的抗電過應(yīng) 力能已經(jīng)明顯削弱，或 者使用壽命已明顯縮短， 再受到工作應(yīng)力或經(jīng)過 一段時(shí)間工作后將進(jìn)一 步退化，直至造成徹底

失 效 。

9.4.4.潛在性失效詳解

1.在使用環(huán)境中出現(xiàn)的靜電放電失效大多數(shù)為潛在失效。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在由靜電

放電造成的使用失效中，潛在性失效約占90%,而突發(fā)性失效僅占10%。 2.潛在性失效比突發(fā)性失效具有更大的危險(xiǎn)性：

(1)潛在失效難以檢測(cè)；

(2)影響器件使用時(shí)的壽命；

(3)靜電損傷具有積累性。

3.預(yù)防ESD潛在損傷的最好方法是靜電防護(hù)。

9.5.如何有效進(jìn)行靜電防護(hù)

9.5.1.各電子元器件靜電敏感度

9.5.2.靜電防護(hù)方式

1.建立靜電安全區(qū)===>接地

是指對(duì)靜電敏感性電子元件工作區(qū)域要建立防靜電的安全措施. 如：靜電帽、靜電衣、靜電鞋、靜電手套、靜電墊、靜電環(huán)等.

2.屏蔽方法運(yùn)輸靜電敏感元件===> 屏蔽 如：靜電袋、屏蔽袋、靜電泡棉等.

3.離子風(fēng)扇===>中和

利用靜電中和原理，使帶電原件靜電被中和，從而不產(chǎn)生靜電. 9.5.3.靜電防護(hù)實(shí)例

1.地面材料

鋪設(shè)有防靜電地板，并有效接地；

2.接地系統(tǒng)

防靜電系統(tǒng)有獨(dú)立可靠的接地裝置，接地電阻一般小于1Ω.防靜電地線與設(shè)備接 地不共享(靜電接地為綠色線，設(shè)備接地為黃綠色線)

防靜電設(shè)備連接端子采用鱷魚夾、插頭座等，保持接觸可靠，易裝拆。

3.靜電安全工作臺(tái)(靜電桌)

它由工作臺(tái)、防靜電桌墊、腕帶接頭和接大地線等組成

4 . 靜 電 手 環(huán)

直接接觸靜電敏感器件的人員均戴防靜電腕帶，腕帶應(yīng)與人體皮膚有良好接觸， 腕帶阻抗足以限制流過人體的電流達(dá)到安全(0.5mA), 腕帶系統(tǒng)對(duì)地電阻值應(yīng)在 1M±20%Ω 范圍內(nèi).44

正確佩戴方式

5 . 防 靜 電 工 作 服 ( 靜 電 衣 、 帽 、 手 套 )

進(jìn)入防靜電工作區(qū)的人員應(yīng)穿防靜電工作服，防靜電工作服表面阻抗應(yīng)符合   GJB3007-975.6.8(105-1010Ω)與ANSI/ESD20.20:ESDSTM2.1(105-1011Ω)規(guī)

定。

6 . 防 靜 電 工 作 鞋

進(jìn)入防靜電工作區(qū)的人員應(yīng)穿防靜電鞋，防靜電鞋應(yīng)符合GB 4385的有關(guān)規(guī)定， 以及GJB3007-975.6.9    與ANSI/ESD20.20:ESD  S9.1 規(guī)定。

7 . 離 子 風(fēng) 扇

靜電消除器----消除絕緣材料表面的靜電荷。

由于電極針高壓放電易積灰塵， 需進(jìn)行保養(yǎng)：

1.每次使用前用儀器配帶毛刷進(jìn) 行清理，自帶毛刷順時(shí)針旋 轉(zhuǎn)(<3600)一圈一

清理電極針上的灰塵

2.每天對(duì)離子風(fēng)扇外部及進(jìn)出風(fēng) 口進(jìn)行清潔

3.每月對(duì)離子風(fēng)扇內(nèi)部進(jìn)行清潔

9.6.何謂EOS? 哪些環(huán)境會(huì)造成EOS ?

EOS(Electrical Over Stress)即電氣過載.是指元器件承受的電流或電壓應(yīng) 力超過其允許的最大范圍.

會(huì)造成EOS環(huán)境有：

1.設(shè)備的外殼產(chǎn)生漏電時(shí)

2.電源設(shè)備的第三孔未真正進(jìn)入大地時(shí)

3.工治具不良、人員操作不當(dāng)

4.電源插座的火線與中性線反接 5.ESD 的地未真正進(jìn)入大地時(shí)

EOS產(chǎn)生的破壞

金屬線路燒壞                       零件燒壞

9.7.廠內(nèi)違反靜電防護(hù)要求的案例圖

廠內(nèi)不規(guī)范作業(yè)案例圖

廠內(nèi)不規(guī)范作業(yè)案例圖

廠內(nèi)不規(guī)范作業(yè)案例圖