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静电放电及防护基础知识(新编
版)
Safety management is an important part of production management. Safety and production are in
the implementation process
静电放电及防护基础知识(新编版)
一、术语及定义
1、静电：物体表面过剩或不足的静止的电荷．
2、静电场：静电在其周围形成的电场．
3、静电放电：两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移．静电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就是静电放电．
4、静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压．
5、静电敏感器件：对静电放电敏感的器件．
6、接地：电气连接到能供给或接受大量电荷的物体，如大地、船等．
7、中和：利用异性电荷使静电消失．
8、防静电工作区：配备各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工
作场地．
二、静电的产生
1、摩擦：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，而产生静电的最普通方法，就是摩擦生电．材料的绝缘性越好，越容易摩擦生电．另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电．
2、感应：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如将其置于一电场中，由于同性相斥，异性相吸，正负离子就会转移．
3、传导：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物体接触，将发生电荷转移．
三、静电对电子工业的影响
集成电路元器件的线路缩小，线路面积减小，耐压降低，使得器件耐静电冲击能力的减弱，静电电场（StaticElectricField）和静电电流（ESDcurrent）成为这些高密度元器件的致命杀手．同时大量的塑料制品等高绝缘材料的普遍应用，导致产生静电的机会大
增．日常生活中如走动、空气流动、搬运等都能产生静电．人们一般认为只有CMOS类的晶片才对静电敏感，实际上，集成度高的元器件电路都很敏感．
A、静电对电子元件的影响：
1）静电吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响产品的功能与寿命．2）因电场或电流破坏元件的绝缘或导体，使元件不能工作（完全破坏).
3）因瞬间的电场或电流产生的热，使元件受伤，虽能工作，但寿命受损．
B、静电损伤的特点：
1、隐蔽性——人体不能直接感知静电，除非发生静电放电；但发生静电放电，人体也不一定能有电击的感觉，这是因为人体感知的静电放电电压为2-3KV．
2、潜伏性——有些电子元器件受到静电损伤后性能没有明显的下降，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患，而且增加了器件对静电的敏感性，已产生的问题并无任何方法可治愈．
3、随机性——电子元件什么情况下会遭受到静电破坏呢？可以这么说，从一个元件生产后一直到它损坏以前所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机性．由于静电的产生和放电都是瞬间发生的，极难预测和防护．
4、复杂性——静电放电损伤元件工作，因电子产品的精细，微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较复杂的技术往往需要使用扫描电镜等精密仪器，即使如此有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其它失效，这是对静电放电损害未充分认识之前，常常归咎于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉的掩盖了失效的真正原因．
5、严重性——ESD问题表面上看来只影响了制成品的用家，但实际上亦影响了各层次的制造商，如：保用费、维修及公司的声誉等等．
6、静电在工业生产中造成的危害静电的产生在工业生产中是不可避免的，其造成的危害主要可归结为以下两种机理：
其一：静电放电（ESD）造成的危害：
一、目的： 1. 随着电子技术的不断发展，尤其是微电子技术的不断应用，静电对元器件的破坏作用逐渐得到了人们的重视，静电对元件所造成的破坏具有很强的隐蔽性及持续性，被破坏之元件往往在当时并不会立即出现异常，而是随着工作时间的延长而逐渐失效，因当场判定元件是否遭到静电破坏的程序复杂，设备昂贵，故目前业界一旦发现元件有遭到静电破坏之嫌疑，往往只能整批元件全数更换，从而造成巨大的损失。 2. 为减少静电对线路板上静电敏感之元件所造成的破坏，以确保生产出的线路板品质不受影响，特制定此规范。 二、适用范围： 適用于森中基板车间的所有制程（含成品车间及协力厂商、客户端有接触到线路板之工位）。 三、权责： 1. 制定：技术科。 2. 执行：森中厂内所有接触到线路板之单位，其中设备接地之检查则有总务科电工负责；协力厂商由采购负责联络，客户端由业务部负责联络。 3. 检查：品管科。 四、名词定义： 1. 静电：物体表面过剩或不足的静止电荷。 2. 静电场：静电在物体表面周围所形成的电场。
3. 静电放电：俩个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起的俩物体间的静电电荷转移。静电电场的能量达到一定的程度之后，击穿其间介质而造成的放电现象就称为静电放电。 4. 静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压，一般来说，单体元件比组装在线路板上的元件静电敏感度要低。 5. 静电敏感元件：对静电放电敏感的元件，如蓝光LED，白光LED，高亮绿光LED，高速运算放大器，MOS管等。 6. 接地：电气连接到能供给或接受到大量电荷的物体，如大地，船等。 7. 中和：利用异性电荷使静电抵消。 8. 防静电工作区：配备各种防静电之器材和设备，能限制静电电位，具有明确的区域界限及防护标识，能从事防静电操作的工作场所。 五、內容： 1. 接地：所有接触到线路板及电子元件之工作台，设备均须可靠接地，接地线的埋设应符合电子/电工行业之要求，实测接地电阻应<4Ω，且至少每年检测一次。 1.1. 接地线不得接在电源零线上，不得与防雷地线共用。 1.2. 接地干线截面积应不小与150平方mm，设备及工作台的接地线截面积应不小与1.25平方mm，接地线颜色以黄滚绿为宜。 1.3. 防静电设备与地线之间的连接允许使用各种夹式连接器，如鳄鱼夹，插头座等。 1.4. 防静电设备与地线之间的电阻应在1~15Ω范围内(理想值是0Ω)。
5种ESD防护方法 静电放电（ESD）理论研究的已经相当成熟，为了模拟分析静电事件，前人设计了很多静电放电模型。常见的静电模型有：人体模型（HBM），带电器件模型，场感应模型，场增强模型，机器模型和电容耦合模型等。芯片级一般用HBM做测试，而电子产品则用IEC 6 1000-4-2的放电模型做测试。为对 ESD 的测试进行统一规范，在工业标准方面，欧共体的 IEC 61000-4-2 已建立起严格的瞬变冲击抑制标准；电子产品必须符合这一标准之后方能销往欧共体的各个成员国。 因此，大多数生产厂家都把 IEC 61000-4-2看作是 ESD 测试的事实标准。我国的国家标准（GB/T 17626.2-1998）等同于I EC 6 1000-4-2。大多是实验室用的静电发生器就是按 IEC 6 1000-4-2的标准，分为接触放电和空气放电。静电发生器的模型如图 1。放电头按接触放电和空气放电分尖头和圆头两种。
IEC 61000-4-2的 静电放电的波形如图2，可以看到静电放电主要电流是一个上升沿在1nS左右的一个上升沿，要消除这个上升沿要求ESD保护器件响应时间要小于这个时间。静电放电的能量主要集中在几十MHz到500MHz，很多时候我们能从频谱上考虑，如滤波器滤除相应频带的能量来实现静电防护。 IEC 61000-4-2规定了几个试验等级，目前手机CTA测试执行得是3级，即接触放电6KV，空气放电8KV。很多手机厂家内部执行更高的静电防护等级。
当集成电路（ IC ）经受静电放电（ ESD）时，放电回路的电阻通常都很小，无法限制放电电流。例如将带静电的电缆插到电路接口上时，放电回路的电阻几乎为零，造成高达数十安培的瞬间放电尖峰电流，流入相应的 IC 管脚。瞬间大电流会严重损伤 IC ，局部发热的热量甚至会融化硅片管芯。ESD 对 IC的损伤还包括内部金属连接被烧断，钝化层受到破坏，晶体管单元被烧坏。 ESD 还会引起 IC 的死锁（ LATCHUP）。这种效应和 CMOS 器件内部的类似可控硅的结构单元被激活有关。高电压可激活这些结构，形成大电流信道，一般是从 VCC 到地。串行接口器件的死锁电流可高达 1A 。死锁电流会一直保持，直到器件被断电。不过到那时， IC 通常早已因过热而烧毁了。 电路级ESD防护方法 1、并联放电器件 常用的放电器件有TVS，齐纳二极管，压敏电阻，气体放电管等。如图
什么是ESD（静电放电）及ESD保护电路的设计 学习资料2008-12-09 08:27:57 阅读592 评论1 字号：大中小订阅 来源：电子系统设计 静电放电(E SD，electrostatic discharge )是在电子装配中电路板与元件损害的一个熟悉而低估的根源。它影响每一个制造商，无任其大小。虽然许多人认为他们是在E SD安全的环境中生产产品，但事实上，E SD有关的损害继续给世界的电子制造工业带来每年数十亿美元的代价。 E SD究竟是什么？静电放电(E SD)定义为，给或者从原先已经有静电(固定的)的电荷(电子不足或过剩)放电(电子流)。电荷在两种条件下是稳定的： 当它“陷入”导电性的但是电气绝缘的物体上，如，有塑料柄的金属的螺丝起子。 当它居留在绝缘表面(如塑料)，不能在上面流动时。 可是，如果带有足够高电荷的电气绝缘的导体(螺丝起子)靠近有相反电势的集成电路(IC)时，电荷“跨接”，引起静电放电(E SD)。 E SD以极高的强度很迅速地发生，通常将产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路，在电子显微镜下外表象向外吹出的小子弹孔，引起即时的和不可逆转的损坏。 更加严重的是，这种危害只有十分之一的情况坏到引起在最后测试的整个元件失效。其它90%的情况，E SD 损坏只引起部分的降级- 意味着损坏的元件可毫无察觉地通过最后测试，而只在发货到顾客之后出现过早的现场失效。其结果是最损声誉的，对一个制造商纠正任何制造缺陷最付代价的地方。 可是，控制E SD的主要困难是，它是不可见的，但又能达到损坏电子元件的地步。产生可以听见“嘀哒”一声的放电需要累积大约2000伏的相当较大的电荷，而3000伏可以感觉小的电击，5000伏可以看见火花。 例如，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)或电气可编程只读内存(E PROM, electricall programmable read-only memory)这些常见元件，可分别被只有250伏和100伏的E SD电势差所破坏，而越来越多的敏感的现代元件，包括奔腾处理器，只要5伏就可毁掉。 该问题被每天的引起损害的活动复合在一起。例如，从乙烯基的工厂地板走过，在地板表面和鞋子之间产生摩擦。其结果是纯电荷的物体，累积达到3~2000伏的电荷，取决于局部空气的相当湿度。 甚至工人在台上的自然移动所形成的摩擦都可产生400~6000伏。如果在拆开或包装泡沫盒或泡泡袋中的PCB期间，工人已经处理绝缘体，那么在工人身体表面累积的净电荷可达到大约26000伏。 因此，作为主要的E SD危害来源，所有进入静电保护区域(E P A, electrostatic protected area)的工作人员必须接地，以防止任何电荷累积，并且所有表面应该接地，以维持所有东西都在相同的电势，防止E SD发生。 用来防止E SD的主要产品是碗带(wri s tband)，有卷毛灯芯绒和耗散性表面或垫料- 两者都必须正确接地。另外的辅助物诸如耗散性鞋类或踵带和合适的衣服，都是设计用来防止人员在静电保护区域(EP A)移动时累积和保持净电荷。 在装配期间和之后，P CB也应该防止来自内部和外表运输中的E SD。有许多电路板包装产品可用于这方面，包括屏蔽袋、装运箱和可移动推车。虽然以上设备的正确使用将防止90%的E SD有关的问题，但是为了达到最后10%，需要另一种保护：离子化。
静电放电（ESD）最常用的三种模型及其防护设 计 ESD：Electrostatic Discharge，即是静电放电，每个从事硬件设计和生产的工程师都必须掌握?ESD?的相关知识。为了定量表征 ESD 特性，一般将 ESD 转化成模型表达方式，ESD 的模型有很多种，下面介绍最常用的三种。 1.HBM：Human Body?Model，人体模型： 该模型表征人体带电接触器件放电，Rb 为等效人体电阻，Cb 为等效人体电容。等效电路如下图。图中同时给出了器件 HBM 模型的 ESD 等级。 ESD人体模型等效电路图及其ESD等级 2.MM：Machine Model，机器模型： 机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容(Cb)是?200pF，等效电阻为 0，机器模型与人体模型的差异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取 200pF。由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。 ESD机器模型等效电路图及其ESD等级 3.CDM：Charged?Device?Model，充电器件模型： 半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它绝缘材料(如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等)相互磨擦，就会使管壳带电。器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。CDM 模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的，器件带电模型如下： ESD充电器件模型等效电路图及其ESD等级 器件的 ESD 等级一般按以上三种模型测试，大部分 ESD 敏感器件手册上都有器件的 ESD数据，一般给出的是 HBM 和 MM。 通过器件的 ESD 数据可以了解器件的 ESD 特性，但要注意，器件的每个管脚的 ESD 特性差异较大，某些管脚的 ESD 电压会特别低，一般来说，高速端口，高阻输入端口，模拟端口 ESD电压会比较低。 ESD 防护是一项系统工程，需要各个环节实施全面的控制。下图是一个 ESD 防护的流程图： ESD 防护设计流程图 ESD 防护设计可分为单板防护设计、系统防护设计、加工环境设计和应用环境防护设计，单板防护设计可以提高单板 ESD 水平，降低系统设计难度和系统组装的静电防护要求。当系统设计还不能满足要求时，需要进行应用环境设计防护设计。ESD 敏感器件在装联和整机组装时，环境的 ESD 直接加载到器件，所以加工环境的 ESD 防护是至关重要的。 一般整机、单板、接口的接触放电应达到±2000V(HBM)以上的防护要求。器件的 ESD 防护设计是在器件不能满足 ESD 环境要求的情况下，通过衰减加到器件上的 ESD 能量达到保护器件的目的。ESD 是电荷放电，具有电压高，持续时间短的特点，根据这些特点，ESD 能量衰减可通过电压限制、电流限制、高通滤波、带通滤波等方式实现，所以防护电路的形式多种多样，这里就不一一列举。
第一章：静电学基础 1. 1概述： 高科技的发展历程中，电子技术和高分子化学技术是两个重要的方面。 电子产品设计的小型化和高集成化，相应的加工技术日趋微、细、薄，使得对静电危害不可忽视。 随着电子技术和产品向国民经济各部门的广泛渗透，静电的影响面越加普遍。 正是由于高分子化学技术的发展，促成了高分子材料在工业、国防和人民生活各个方面的广泛应 用。普通高分子材料的特点之一就是它具有很高的电阻率，使其特别易于产生静电。 静电造成的故障与危害，通称静电障害。从传统的观点来看，它是火工、化工、石油、粉碎加工 等行业引起火灾、爆炸等事故的主要诱发因素之一，也是亚麻、化纤等纺织行业加工过程中的质量及安 全事故隐患之一，还是造成人体电击危害的重要原因之一。因此，静电防护是各行业最为关注的安全问 题之一。 随着高科技的发展，静电障害所造成的后果已突破了安全问题的界限。静电放电造成的频谱干扰 危害，是在电子、通信、航空、航天以及一切应用现代电子设备、仪器的场合导致设备运转故障、信号 丢失、误码的直接原因之一。例如，电子计算机和程控交换机是两种有代表性的现代电子设备，如安装、 使用环境不当，它们的工作都会受到静电的困扰。此外，静电造成敏感电子元器件的潜在失效，是降低 电子产品工作可靠性的重要因素。据日本80年代中期的一项统计资料，在失效的半导体器件中，有45%是因静电危害造成的。 降低静电障害是最有效的手段是实施防护。因为，静电作为一种自然现象，不让它产生几乎是不 可能的，但把它的存在控制在危险水平以下，使其造成的障害尽可能小，则是可能的。有效地进行静电 防护与控制，依赖于对静电现象的认识和对其发生、存在、清除的控制，依赖于掌握和了解静电与环境 条件的关联性和静电发生的规律。 以上观点是从静电危害的防护角度而言的。对静电的应用研究本身就是一项重要的高科技门类， 但鉴于不属于本书讨论的范围，在此不再赘述。 2. 1静电： 根据分子和原子结构的理论，自然界中的一切物质都是由分子构成的，而分子又是由原子组成的。单质的分子由一个或几个相同的原子组成，化合物的分子由两个或两个以上不同的原子组成。高分子材 料具有更复杂的原子结构点阵排列，并含有更多种类及数量的原子。原子是构成一切化学元素的最小粒 子，它由带正电的原子核和带电的围绕原子核旋转的电子组成，电子的个数及排列层次因元素而异。 在自然状态下，原子中的这种正、负电荷是相等的，物质处于电平衡的中性状态，即不带电。在 静电学中称不带电的物体为电的中性体。 在某种条件下，当物质原子中的这种电平衡状态被打破，丢失或获得电子，物质即由中性状态改 变为带电状态。处于带电状态的物体在静电学术语中称为带电体。物质在获得电子而形成带电体时称为 电子带电，所带电荷称为负电荷；因失去电子而形成带电体时，称为空穴带电，所带的电荷称为正电荷。 物质呈现带电的现象，称为带电现象。物质的带电现象是一种自然现象。按照物质所带动电荷的 存在与变化状态可分为动电（流电）现象和静电现象。静电现象指相对于观察者而言，所带的电荷处于 静止或缓慢变化的相对稳定状态，动电现象则与此相反。 显然，在静电情况下，由于电荷静止不动或其运动非常缓慢，故它所引起的磁场效应较之电场效 应来说可以忽略不计划内。 静电可因多种原因而发生，例如物体间的磨擦、电场感应、介质极化、带电微粒附着等许多物理 过程都有可能导致静电。
静电放电(ESD)基础知识问答23要点 1、问：为什么有些ESD地线有阻抗而有些没有呢？ 答：ESD地线的目的是将一导电面连接到与电源地等电位的地方，“硬地”是用不具有附加电阻的地线直接连接到地的；电源地与公共点接点之间的电阻基本为0Ω。“软地”是具有内部串联电阻的地线，典型值为1M，这样设计的目的是限制当操作者暴露在110V和最大250V的环境中时可能产生的伤害电流。ESD联合会ANEOS/ESD S6.1—1991建议用“硬地”方式使ESD台面或者地板垫子接地。 2、问：我常穿一只防静电鞋，但常被告之两脚都要穿，为什么？ 答：防静电鞋仅在穿戴正确并且要与导电地板或消耗地连在一起时才起作用。行走是摩擦生电的一个极好的例子。若你正确使用防静电鞋，且与ESD地板紧密连接，那么你身上的电荷泄入到地。因此，你与地之间构成的网络在电压上是相同的，但你一抬起穿有防静电鞋的脚，你就会再次充电，要么从你的衣服感应，要么因为摩擦和抬脚而产生摩擦电。若你穿有两只防静电鞋，你就会进一步大大减小比几伏电压高得多的净电荷的机会（典型值为2000—5000V），因为你处于接地状态时间延长了，所以建议在靠近运动物体时，务必穿一双防静电鞋。 3、问：需要在机器与地间连接1M电阻吗？ 答：不需要。参照生产厂商在机器或设备方面接地的要求可知，1M电阻是用于保护人体的，参考以下的问题。旁注：将所有靠近ESD敏感工作站的孤立导体接地都是有好处的。可使意外的电场或电荷积累减至最小。 4、问：1M电阻在半导体装配过程中的作用是什么？ 答：假设1：我们正谈论ESD控制问题；假设2：人体与半导体及带有半导体的器件接触，在防静电腕、防静电鞋、拉链、地线等地方均可发现1M串联电阻，其作用是限制可通过人体的电流量，
第一章概述 (2) 1.1静电和静电放电 (2) 1.2 静电放电的特点 (2) 1.3静电放电的类型 (2) 第二章静电放电模型 (3) 2.1人体带电模型 (3) 2.2 场增强模型（人体-金属模型） (3) 2.3 带电器件模型 (4) 第三章静电放电的危害 (5) 3.1 ESD造成元器件失效 (5) 3.2 ESD引起信息出错，导致设备故障 (5) 3.3 高压静电吸附尘埃微粒 (5) 第四章ESD防护设计指南 (5) 4.1 设备的ESD防护设计要求 (6) 4.2 PCB的ESD防护设计要求 (6) 4.3 通讯端口的ESD防护设计要求 (10) 第五章典型案例 (13) 5.1 某宽带园区接入产品防静电设计 (13) 5.2 某小容量带宽接入产品的防静电设计 (14) 5.3 某产品与结构工艺有关的防静电案例 (15) 5.4 ESD试验使某单板程序“跑飞” (15) 5.5 试验使单板复位 (17)
第一章概述 1.1静电和静电放电 静电式物体表面的静止电荷。物体在接触、摩擦、分离、感应、电解等过程中，发生电子或离子的转移，整电荷和负电荷在局部范围内失去平衡，就形成了静电。带有静电的物体称为带电体。当带电体表面附近的静电场梯度大到一定的程度，超过周围介质的绝缘击穿场强时，介质将会发生电离，从而导致带电体的点和部分的电荷部分或全部中和。这种现象我们称之为静电放电(ESD)。静电放电可以出现在两个物体之间，也可由物体表面静电荷直接向空气放电。 人体由于自身的动作以及与其它物体的接触、分离。摩擦或感应等因素，可以带上几千伏甚至上万伏的静电。在干燥的季节，人们在黑暗中托化纤衣服时，常常会听到“啪啪”的声音，同时还会看到火花，这就是人体的静电放电现象。在工业生产中，人是主要的静电干扰源之一。 1.2 静电放电的特点 1、静电放电时高电位，强电场，瞬时大电流的过程 大多数情况下静电放电过程往往会产生瞬时脉冲大电流，尤其是带电导体或手持小金属物体的带电人体对接地体产生火花放电时，产生的瞬时电流的强度可达到几十安培甚至上百安培。 2、静电放电会产生强烈的电磁辐射形成电磁脉冲 在静电放电过程中，会产生上升时间极快、持续时间极短的初始大电流脉冲，并产生强烈的电磁辐射，形成静电放电电磁脉冲，它的电磁能量往往会引发起电子系统中敏感部件的损坏、翻转，使某些装置中的电火工品误爆，造成事故。 1.3静电放电的类型 静电放电类型主要有下面三种： 1、电晕放电
静电放电E S D最常用的三种模型及其防护设计 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
静电放电（ESD）最常用的三种模型及其防护设计 ESD：Electrostatic Discharge，即是静电放电，每个从事硬件设计和生产的工程师都必须掌 握ESD 的相关知识。为了定量表征 ESD 特性，一般将 ESD 转化成模型表达方式，ESD 的模型有很多种，下面介绍最常用的三种。 1.HBM：Human Body ，人体模型： 该模型表征人体带电件放电，Rb 为等效人体，Cb 为等效人体。等效电路如下图。图中同时给出了器件 HBM 模型的 ESD 等级。 ESD人体模型等效电路图及其ESD等级 2.MM：Machine Model，机器模型： 机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容(Cb)是，等效电阻为 0，机器模型与人体模型的差异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取 200pF。由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。 ESD机器模型等效电路图及其ESD等级 3.CDM：Charged Model，件模型： 半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它(如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等)相互磨擦，就会使管壳带电。器件本身作为的一个极板而存贮电荷。CDM 模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的，器件带电模型如下： ESD充电器件模型等效电路图及其ESD等级 器件的 ESD 等级一般按以上三种模型测试，大部分 ESD 敏感器件手册上都有器件的 ESD数据，一般给出的是 HBM 和 MM。 通过器件的 ESD 数据可以了解器件的 ESD 特性，但要注意，器件的每个管脚的 ESD 特性差异较大，某些管脚的 ESD 电压会特别低，一般来说，高速端口，高阻输入端口，模拟端口 ESD 电压会比较低。 ESD 防护是一项系统工程，需要各个环节实施全面的控制。下图是一个 ESD 防护的流程图： ESD 防护设计流程图 ESD 防护设计可分为单板防护设计、系统防护设计、加工环境设计和应用环境防护设计，单板防护设计可以提高单板 ESD 水平，降低系统设计难度和系统组装的静电防护要求。当系统设计还不能满足要求时，需要进行应用环境设计防护设计。ESD 敏感器件在装联和整机组装时，环境的 ESD 直接加载到器件，所以加工环境的 ESD 防护是至关重要的。 一般整机、单板、接口的接触放电应达到±(HBM)以上的防护要求。器件的 ESD 防护设计是在器件不能满足 ESD 环境要求的情况下，通过衰减加到器件上的 ESD 能量达到件的目的。ESD
In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities. 编订：XXXXXXXX 20XX年XX月XX日 静电放电及防护基础知识 简易版
静电放电及防护基础知识简易版 温馨提示：本安全管理文件应用在平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。文档下载完成后可以直接编辑，请根据自己的需求进行套用。 一、术语及定义 1、静电：物体表面过剩或不足的静止的电荷． 2、静电场：静电在其周围形成的电场． 3、静电放电：两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移．静电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就是静电放电． 4、静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压． 5、静电敏感器件：对静电放电敏感的器
件． 6、接地：电气连接到能供给或接受大量电荷的物体，如大地、船等． 7、中和：利用异性电荷使静电消失． 8、防静电工作区：配备各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工作场地． 二、静电的产生 1、摩擦：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，而产生静电的最普通方法，就是摩擦生电．材料的绝缘性越好，越容易摩擦生电．另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电．
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 静电放电及防护基础知识(新编 版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
静电放电及防护基础知识(新编版) 一、术语及定义 1、静电：物体表面过剩或不足的静止的电荷． 2、静电场：静电在其周围形成的电场． 3、静电放电：两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移．静电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就是静电放电． 4、静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压． 5、静电敏感器件：对静电放电敏感的器件． 6、接地：电气连接到能供给或接受大量电荷的物体，如大地、船等． 7、中和：利用异性电荷使静电消失． 8、防静电工作区：配备各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工
作场地． 二、静电的产生 1、摩擦：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，而产生静电的最普通方法，就是摩擦生电．材料的绝缘性越好，越容易摩擦生电．另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电． 2、感应：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如将其置于一电场中，由于同性相斥，异性相吸，正负离子就会转移． 3、传导：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物体接触，将发生电荷转移． 三、静电对电子工业的影响 集成电路元器件的线路缩小，线路面积减小，耐压降低，使得器件耐静电冲击能力的减弱，静电电场（StaticElectricField）和静电电流（ESDcurrent）成为这些高密度元器件的致命杀手．同时大量的塑料制品等高绝缘材料的普遍应用，导致产生静电的机会大
静电放电（ESD）最常用的三种模型及其防 护设计 ESD：Electrostatic Discharge，即是静电放电，每个从事硬件设计和生产的工程师都必须掌握ESD 的相关知识。为了定量表征 ESD 特性，一般将 ESD 转化成模型表达方式，ESD 的模型有很多种，下面介绍最常用的三种。 1.HBM：Human Body Model，人体模型： 该模型表征人体带电接触器件放电，Rb 为等效人体电阻，Cb 为等效人体电容。等效电路如下图。图中同时给出了器件 HBM 模型的 ESD 等级。 ESD人体模型等效电路图及其ESD等级 2.MM：Machine Model，机器模型： 机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容(Cb)是200pF，等效电阻为 0，机器模型与人体模型的差异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取200pF。由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。
ESD机器模型等效电路图及其ESD等级 3.CDM：Charged Device Model，充电器件模型： 半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它绝缘材料(如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等)相互磨擦，就会使管壳带电。器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。CDM 模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的，器件带电模型如下： ESD充电器件模型等效电路图及其ESD等级
器件的 ESD 等级一般按以上三种模型测试，大部分 ESD 敏感器件手册上都有器件的ESD数据，一般给出的是 HBM 和 MM。 通过器件的 ESD 数据可以了解器件的 ESD 特性，但要注意，器件的每个管脚的 ESD 特性差异较大，某些管脚的 ESD 电压会特别低，一般来说，高速端口，高阻输入端口，模拟端口 ESD电压会比较低。 ESD 防护是一项系统工程，需要各个环节实施全面的控制。下图是一个 ESD 防护的流程图： ESD 防护设计流程图 ESD 防护设计可分为单板防护设计、系统防护设计、加工环境设计和应用环境防护设计，单板防护设计可以提高单板 ESD 水平，降低系统设计难度和系统组装的静电防护要求。当系统设计还不能满足要求时，需要进行应用环境设计防护设计。ESD 敏感器件在装联和整机组装时，环境的 ESD 直接加载到器件，所以加工环境的 ESD 防护是至关重要的。 一般整机、单板、接口的接触放电应达到±2000V(HBM)以上的防护要求。器件的 ESD 防护设计是在器件不能满足 ESD 环境要求的情况下，通过衰减加到器件上的 ESD 能量达到保护器件的目的。ESD 是电荷放电，具有电压高，持续时间短的特点，根据这些特点，ESD 能量衰减可通过电压限制、电流限制、高通滤波、带通滤波等方式实现，所以防护电路的形式多种多样，这里就不一一列举。
静电放电及防护基础知识(标 准版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0417
静电放电及防护基础知识(标准版) 一、术语及定义 1、静电：物体表面过剩或不足的静止的电荷． 2、静电场：静电在其周围形成的电场． 3、静电放电：两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移．静电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就是静电放电． 4、静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压． 5、静电敏感器件：对静电放电敏感的器件． 6、接地：电气连接到能供给或接受大量电荷的物体，如大地、船等． 7、中和：利用异性电荷使静电消失．
8、防静电工作区：配备各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工作场地． 二、静电的产生 1、摩擦：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，而产生静电的最普通方法，就是摩擦生电．材料的绝缘性越好，越容易摩擦生电．另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电． 2、感应：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如将其置于一电场中，由于同性相斥，异性相吸，正负离子就会转移． 3、传导：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物体接触，将发生电荷转移． 三、静电对电子工业的影响 集成电路元器件的线路缩小，线路面积减小，耐压降低，使得器件耐静电冲击能力的减弱，静电电场（StaticElectricField）和
ESD ：ESD 的相关种，下面介 1.HBM 该模型等效电路如 2.MM 机器模型与人体模于机器模型于人体模型 静Electrostat 关知识。为介绍最常用M ：Human 型表征人体如下图。图M ：Machine 模型的等效模型的差异型放电时没型。 电放电(tic Discharg 为了定量表征用的三种。 Body Mode 体带电接触器图中同时给出ES e Model ，机效电路与人体异较大，实际没有电阻，且 ES ESD)最常ge ，即是静征ESD 特性el ，人体模器件放电，出了器件 H SD 人体模型机器模型：体模型相似际上机器的且储电电容SD 机器模型常用的三静电放电，每性，一般将模型： Rb 为等效HBM 模型型等效电路 似，但等效的储电电容变容大于人体模 型等效电路三种模型每个从事硬ESD 转化成效人体电阻的ESD 等级路图及其ESD 电容(Cb)是变化较大，模式，同等路图及其 ESD 及其防护硬件设计和生成模型表达方1.5k Ω，Cb 级。 D 等级 200pF ，等但为了描述等电压对器件D 等级 护设计 生产的工程方式，ESD b 为等效人等效电阻为(述的统一， 件的损害，程师都必须掌的模型有很人体电容100(Rb) 0，机器取 200pF 机器模式远掌握很多0pF 。器模。由远大
3.CDM 半导体运输及存贮擦，就会使的器件通过 器件的一般给出的 通过器较大，某些会比较低。 ESD 防 ESD 防板防护设计还不能满足的ESD 直接 一般整计是在器件的。ESD 是压限制、电M ：Charged 体器件主要贮过程中，使管壳带电过管脚与地的ESD 等级的是HBM 器件的ESD 些管脚的E 。 防护是一项防护设计可计可以提高足要求时，接加载到器整机、单板件不能满足是电荷放电 电流限制、d Device Mo 要采用三种封由于管壳与电。器件本身地接触时，发ESD 级一般按以上和MM 。 D 数据可以了SD 电压会特项系统工程，可分为单板防高单板ESD 水需要进行应器件，所以加板、接口的接足ESD 环境要电，具有电压 高通滤波、odel ，充电封装型式(金与其它绝缘身作为电容发生对地放充电器件模上三种模型了解器件的特别低，一需要各个ESD 防护设计、水平，降低应用环境设加工环境的接触放电应要求的情况压高，持续 、带通滤波电器件模型：金属、陶瓷缘材料(如包容器的一个极放电引起器件模型等效电型测试，大部的ESD 特性一般来说，高个环节实施全D 防护设计系统防护设低系统设计难设计防护设计的ESD 防护应达到±2000况下，通过衰续时间短的特 波等方式实现： 瓷、塑料)。包装用的塑料极板而存贮件失效而建电路图及其部分ESD 敏感，但要注意高速端口，全面的控制计流程图 设计、加工难度和系统计。ESD 敏是至关重要0V(HBM)以衰减加到器特点，根据现。 它们在装配料袋、传 递贮电荷。CD 建立的，器件ESD 等级 感器件手册意，器件的每高阻输入端制。下图是一工环境设计和统组装的静敏感器件在装要的。 上的防护要器件上的ES 据这些特点，配、传递、递用的塑料DM 模型就是件带电模型上都有器件每个管脚的端口，模拟一个ESD 防和应用环境电防护要求装联和整机要求。器件D 能量达到，ESD 能量试验、测试料容器等)相互是基于已带型如下： 件的ESD 数据的ESD 特性差拟端口ESD 防护的流程图境防护设计求。当系统设机组装时，环件的ESD 防护到保护器件的量衰减可通过试、互磨带电据，差异电压图： ，单设计环境护设的目过电
ESD-静电放电防护培训总结 本次ESD培训主要学习了ESD的国际标准介绍以及ESD标准技术和测试要求简介。初步了解了ESD国际标准S20.20的一些标准要求和程序编制的基本要求。 一、ESD基础知识 ESD是Electro Static Discharge的简称，也即静电放电。静电就是物体表面过剩或不足的相对静止电荷，它是电能的一种表现形式。静电是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，是通过电子转移而形成的。这些不平衡的电荷就产生一个静电场。静电放电（ESD），就是两个带不同静电电位的物件相互接近到某程度或接触时，静电从一个物件突然流放到另一物件上，发生电荷转移的现象。 静电产生的来源和途径。静电的产生主要有以下几种方式：摩擦、接触（传导）、分离、感应、冲流、辐射、压电、温差、电解等常见途径。摩擦产生静电的材料序列为摩擦静电序列＋（正极）: 空气→人手→石棉→兔毛→玻璃→云母→人发→尼龙→羊毛→铅→丝绸→铝→纸→棉花→钢铁→木→琥珀→蜡→硬 橡胶→镍、铜→黄铜、银→金、铂→硫黄→人造丝→聚酯→赛璐珞→奥轮→聚氨酯→聚乙稀→聚丙稀→聚氯乙稀(PVC)→二氧化硅→聚四氟乙稀 : －（负极）摩擦起电的产生机理是：上述任意两种介质摩擦后前者带正电，后者带负电，且相距较远的两种介质通常比相距较近的两种介质所产生的摩擦电量大。由于摩擦材料不同，摩擦程度不同，材料表面均匀度不同，接触力，摩擦力，分离速度不同最终产生的电荷量也不同。感应起电的产生机理是：不带电的物体接近带点的物体时，由于静电场电力线的存在，而是不带电的物体在静电场的作用下，在接近带电体的一侧产生于带电体电荷异性的电荷。分离起电是相互密切结合的物体剥离时，而引起电荷分离，最终引起分离物体双方带异性电荷。而其中摩擦、接触分离、感应是最常见，而且对电子行业危害最大的静电产生途径。 产生静电量大小的主要因素有材料种类、接触面积、材料表面均匀性、表面粗糙情况、接触分离力的大小、分离速度、环境温湿度等。 生产现场的典型静电源及来源：油漆, 腊面, 塑胶和乙烯树脂，塑料，抛光木材工作表面；油漆, 腊面，塑料，抛光木材，毛毯，砖地板地面；玻璃纤维, 塑胶, 表面处理木料等材料椅子；操作人员的普通衣物, 头发, 鞋子, 手套等；塑胶袋, 气泡包装, 海绵, 盒子等包装；塑胶袋, 气泡包装, 海绵, 盒子，刷子等工具物品；显示器，电吹风或热吹风枪，复印机，打印机，电脑，喷雾清洗剂，压缩气气枪，水枪等设备工具。以及人体在地板地毯上的走动，物品的取放，以及没有接地措施的人体运动等也会产生静电。 静电的危害有1、ESA模式。即静电(力)吸附灰尘，降低元件绝缘电阻。2、ESD模式。静电放电破坏，造成电子元件损坏。3、EMI模式。静电放电产生电磁场幅度很大，频谱极宽，对电子元件产生干扰。静电放电的失效机理有热二次击穿，金属喷镀烧熔，介质击穿，气体电弧放电，表面击穿，体积击穿等。 静电放电模型。1、人体模型（HBM）。静电损伤最普遍的原因之一是通过从人体或带电材料到静电放电敏感（ESDS）器件之间的一系列有效电阻（1~1.5K Ω）发生静电电荷的直接转移。手指与ESDS器件或组件表面的简单接触就可使人体放电，可能造成器件损坏。用以模拟这类事件的模型就叫人体模型（HBM）。HBM模式是带电人体对电子元件的损害。2、机器模型（MM）。与HBM事件类似
静电放电（ESD）保护的详解 先来谈静电放电(ESD: Electrostatic Discharge)是什么？这应该是造成所有电子元器件或集成电路系统造成过度电应力破坏的主要元凶。因为静电通常瞬间电压非常高(>几千伏)，所以这种损伤是毁灭性和永久性的，会造成电路直接烧毁。所以预防静电损伤是所有IC设计和制造的头号难题。 静电，通常都是人为产生的，如生产、组装、测试、存放、搬运等过程中都有可能使得静电累积在人体、仪器或设备中，甚至元器件本身也会累积静电，当人们在不知情的情况下使这些带电的物体接触就会形成放电路径，瞬间使得电子元件或系统遭到静电放电的损坏(这就是为什么以前修电脑都必须要配戴静电环托在工作桌上，防止人体的静电损伤芯片)，如同云层中储存的电荷瞬间击穿云层产生剧烈的闪电，会把大地劈开一样，而且通常都是在雨天来临之际，因为空气湿度大易形成导电通到。
那么，如何防止静电放电损伤呢？首先当然改变坏境从源头减少静电(比如减少摩擦、少穿羊毛类毛衣、控制空气温湿度等)，当然这不是我们今天讨论的重点。 如何在电路里面涉及保护电路，当外界有静电的时候我们的电子元器件或系统能够自我保护避免被静电损坏(其实就是安装一个避雷针)。这也是很多IC设计和制造业者的头号难题，很多公司有专门设计ESD的团队，今天我就和大家从最基本的理论讲起逐步讲解ESD保护的原理及注意点，你会发现前面讲的PN结/二极管、三极管、MOS管、snap-back全都用上了。。。
以前的专题讲解PN结二极管理论的时候，就讲过二极管有一个特性：正向导通反向截止，而且反偏电压继续增加会发生雪崩击穿而导通，我们称之为钳位二极管(Clamp)。这正是我们设计静电保护所需要的理论基础，我们就是利用这个反向截止特性让这个旁路在正常工作时处于断开状态，而外界有静电的时候这个旁路二极管发生雪崩击穿而形成旁路通路保护了内部电路或者栅极(是不是类似家里水槽有个溢水口，防止水龙头忘关了导致整个卫生间水灾)。 那么问题来了，这个击穿了这个保护电路是不是就彻底死了？难道是一次性的？答案当然不是。PN结的击穿分两种，分别是电击穿和热击穿，电击穿指的是雪崩击穿(低浓度)和齐纳击穿(高浓度)，而这个电击穿主要是载流子碰撞电离产生新的电子-空穴对(electron-hole)，所以它是可恢复的。但是热击穿是不可恢复的，因为热量聚集导致硅(Si)被熔融烧毁了。所以我们需要控制在导通的瞬间控制电流，一般会在保护二极管再串联一个高电阻， 另外，大家是不是可以举一反三理解为什么ESD的区域是不能form Silicide的？还有给大家一个理论，ESD通常都是在芯片输入端的Pad旁边，不能在芯片里面，因为我们总是希望外界
When the lives of employees or national property are endangered, production activities are stopped to rectify and eliminate dangerous factors. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 静电应用技术基础知识(2021)
静电应用技术基础知识(2021)导语：生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。"安全第一" 的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。 静电有哪些应用? 静电已在现代科学技术领域发挥了巨大的作用，如高能物理研究方向的“静电加速”、“粒子分离”等，工业生产中的静电除尘、静电抑制酸雾、静电纺纱、静电植绒、静电复印、静电筛选、静电喷漆等等工艺技术。 静电除尘的原理如何? (1)静电除尘器的原理示意图，如图4—6所示。 (2)基本构造：金属筒A和管中的金属丝B，A接高压电源的正极，B接高压电源的负极。 (3)原理：A、B之间产生强电场，距B越近，场强越大，B附近的空气中的气体分子被电离，成为电子和正离子，正离子被吸附到B上，得到电子又成为分子，电子在向正极运动过程中，使烟气中的煤粉带负电，吸附到正极A上最后在重力作用下落入下面的漏斗中。 (4)应用：除去有害微粒、回收物资。
静电中放电危害的基本知识 (标准版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0201
静电中放电危害的基本知识(标准版) (1)引发火灾和爆炸事故 静电放电形成点火源并引发燃烧和爆炸事故，须同时具备下述三个条件： ①发生静电放电时产生放电火花。 ②在静电放电火花间隙中有可燃气体或可燃粉尘与空气所形成的混合物，并在爆炸极限范围之内。 ③静电放电量大于或等于爆炸性混合物的最小点火能量。 因此我们应尽量消除这三种可能性的发生，特别要注意在静电的三种放电形式中，火花放电最为危险。 (2)造成人体电击 在通常的生产工艺过程中会产生很小的静电量，它所引起的电
击一般不至于致人死命，但可能发生手指麻木或负伤，甚至可能会因此而引起坠落、摔倒等致人伤亡的二次事故；还可能因使工作人员精神紧张引起操作事故。 (3)造成产品损害 静电放电对产品造成的危害包括工艺加工过程中的危害，如降低成品率；以及产品性能损害如降低性能或工作可靠性。 (4)造成对电子设备正常运行的工作干扰 静电放电时可产生频带从几百赫兹到几十兆赫兹、幅值高达几十毫伏的宽带电磁脉冲干扰，这种干扰可以通过多种途径耦合到电子计算机及其他电子设备的低电平数字电路中，导致电路电平发生翻转效应，出现误动作。还可造成间歇式或干扰式失效、信息丢失或功能暂时破坏等。而静电放电结束或干扰停止，仪器设备可能恢复正常，但造成的潜在损伤可能会在以后的运行中造成致命失效，且这种失效无规律可循。 XXX图文设计 本文档文字均可以自由修改