ESD知识-ESD包装选用的技术考虑(中)

contents •ESD概述•ESD的基本原理•ESD的防护措施•ESD在实际应用中的注意事项目录静电放电电荷累积与放电ESD的定义引发火灾或爆炸在特定条件下，ESD可能点燃易燃物质，引发火灾或爆炸，对人员和财产安全构成威胁。

损坏电子元件ESD产生的瞬间电流和电磁脉冲可能损坏电子设备的敏感元件，如CMOS芯片，造成设备故障或性能下降。

对人体健康的影响ESD放电可能对人体造成电击，虽然通常不会对健康人造成严重影响，但对心脏病患者或使用心脏起搏器的人可能构成生命威胁。

ESD的危害ESD的防控意义保障生产安全提升产品质量和可靠性保护电子设备静电的产生摩擦起电当两个不同金属接触后再分开，也会产生静电，通常是由于电子从一种金属转移到另一种金属上所导致的。

接触带电感应带电1静电的放电23在高电压下，空气中的气体分子会被电离，产生带电粒子，这些粒子在空气中形成电流，并伴随着发光、发声等现象。

电晕放电在两个带电物体之间，当电压升高到一定程度时，会突然产生一道火花，使电荷得以中和。

火花放电在大气中，由于云层内部带电粒子的不断运动和碰撞，会产生大规模的静电放电现象，即闪电。

闪电放电静电的传导与消散表面传导01体积传导02消散0303培训与教育人员防护01穿戴防静电服02佩戴防静电手环设备与器材防护使用防静电包装材料对静电敏感器件采用防静电包装材料进行包装，以防止静电对其造成损害。

设备接地确保所有设备良好接地，以及时泄放静电，避免静电积聚。

采用防静电工作台在电子制造过程中，应采用防静电工作台，以防止静电对电子产品的损害。

静电消除器严格管理控制室内温度和湿度环境防护电子产品的ESD防护设计030201生产过程中的ESD防护措施工作人员应穿戴防静电服、防静电鞋、防静电手环等防护用品，以减少静电产生和积累。

人员防护环境控制设备防护物料管理生产现场应保持一定的湿度，减少静电产生。

使用防静电地板、防静电工作台等设施。

对生产设备采取防静电措施，如使用防静电涂料、安装防静电装置等。

ESD器件ESD器件概述ESD保护元件的作用是转移来自敏感元件的ESD应力，使电流流过保护元件而非敏感元件，同时维持敏感元件上的低电压；ESD保护元件还应具有低泄漏和低电容特性，不会降低电路功能；不会对高速信号造成损害，在多重应力作用下保护元件的功能不会下降。

瞬态电压抑制器（TVS）、压敏电阻和聚合物是近几年发展起来的几种专用ESD呆护元件。

其中前两种元件均采用电压钳位的方式进行保护，采用带导电粒子的聚合物则是采用消弧（crowbar）保护策略。

压敏电阻和聚合物支持双向保护，但TVS可支持单向或双向保护。

传统的压敏电阻虽然在成本上具有一定优势，但它存在的一个最大问题是体积太大，无法满足手持设备的封装要求。

事实上，与压敏电阻相比，基于硅材料的TVS和聚合物材料ESD具有更好的钳制性能、更低的泄漏和更长的使用寿命。

高分子聚合物和TVS在多重应力下仍然可保持强大的性能，而压敏电阻则会随着使用次数的增多性能下降。

TVS技术利用的是半导体的钳位原理，在经受瞬时高压时，会立即将能量释放出去，而压敏电阻采用的是物理吸收原理，因此每经过一次 ESD事件，材料就会受到一定的物理损伤，形成无法恢复的漏电通道。

“TVS技术的原理就好像传统的打太极，可以轻松释放掉能量而不是直接与之对抗”。

这样做的好处是器件不会受到损害，基本上没有寿命限制。

从现场展示的TVS与压敏电阻的钳制电压曲线来看，TVS器件可以在极短时间内将输入的大电压钳制到5至6伏的水平，而压敏电阻的曲线则下降得非常缓慢，并且无法达到TVS器件的效果。

这表明 TVS器件在响应时间和钳制性能方面均优于压敏电阻。

几种ESD器件的比较1、普通二极管，只能起到箝制电压的作用，不能响应高达几百兆频率的ESD脉冲。

2、压敏电阻/热敏电阻/PTC，压敏电阻抗一次ESD脉冲后特性就会改变，而ESD 保护器件抗几万次也不会改变特性。

3、压敏电阻能承受更大的浪涌电流，而且其体积越大所能承受的浪涌电流越大，最大可达几十kA到上百kA;但压敏电阻的非线性特性较差，大电流时限制电压较高，低电压时漏电流较大。

2023-11-07•esd概述•esd基本原理•esd器件类型•esd电路保护元件•esd设计原则目•esd在电子系统中的应用•esd的未来发展趋势及挑战录01 esd概述esd定义能源服务认证（ESCO）ESCO认证是指对ESCO所提供的能源服务进行审核和评估，以确保其符合相关标准和要求。

ESCO服务ESCO服务包括能源审计、能源管理、能源效率改造、能源供应等服务。

能源服务公司（ESCO）ESCO是提供能源审计、能源管理、能源效率改造等服务的企业。

esd的重要性降低能源成本ESCO能够为企业提供能源效率改造和优化方案，从而降低企业的能源成本，提高企业的竞争力。

保护环境ESCO所提供的能源服务能够有效地减少能源消耗和排放，从而减少对环境的污染和破坏。

提高能源效率通过ESCO提供的能源服务，可以有效地提高能源效率，降低能源消耗，减少能源浪费。

esd的应用场景工业领域ESCO可以为工业领域提供全面的能源服务，包括能源审计、能源管理、能源效率改造等，帮助企业提高能源效率、降低能源成本、保护环境。

建筑领域ESCO可以为建筑领域提供建筑能源审计、节能诊断、节能改造等服务，帮助建筑企业降低能源消耗、减少能源浪费、提高建筑能效。

公共机构ESCO可以为政府机构、学校、医院等公共机构提供能源管理、节能改造等服务，帮助公共机构提高能源效率、降低能源成本、保护环境。

02 esd基本原理电容是存储电荷的物理元件，其大小由电极面积、间距和介质决定。

定义工作原理类型在交流电作用下，电容器的电荷会不断充放电，形成电流。

电容包括铝电解电容、钽电解电容、陶瓷电容等。

03电容020103类型电感包括空芯电感、磁芯电感、铁氧体电感等。

01定义电感是存储磁场能量的物理元件，其大小由线圈的匝数、直径和线圈的材料决定。

02工作原理当电流通过线圈时，会产生磁场，从而感应出电动势，阻碍电流的变化。

1 2 3电阻是导体对电流的阻碍作用，其大小由导体的长度、截面积和材料决定。

ESD防静电包装手册1范围1．1主题内容本指导性技术文件规定了对静电放电敏感(ESDS)军用电子产品的包装要求，其内容包括有关静电放电(ESD)的基本知识、防护包装方面的术语、ESDS产品的包装要求、包装程序、包装材料以及防护措施等。

1．2适用范围本指导性技术文件(以下简称手册)适用于ESDS电子产品的防静电包装，为生产和使用ESDS产品的人员提供有关ESD控制和预防措施方面的指导。

2引用文件GBl2626．2—90GJBl649—93GJB2605—96GJB2747—96GJB2835—97SJ／F10147—9lSJ／F10533—94SJ／'F10630—95QJ1693—89QJ2245—92硬质纤维板技术要求电子产品防静电放电控制大纲可热封柔韧性防静电阻隔材料规范防静电缓冲包装材料通用规范微电路包装规范．集成电路防静电包装管电子设备制造防静电技术要求电子元器件制造防静电技术要求电子元器件防静电技术要求电子仪器和设备防静电技术要求3定义3．1静电放电(ESD)electrostaticdischarge(ESD)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的两物体间的静电电荷的转移。

3．2静电放电敏感(ESOS)产品electrostaticdischargesensitive(ESDS)items．3．3ESD防护材料ESDprotectivematerial通过安全地耗散静电电荷或屏蔽住零部件使其免受外界静电电荷影响等途径，能限制静电电荷聚集的材料。

3．4ESD防护包装ESDprotectivepackaging用ESD防护材料使F_SDS产品受ESD损害的可能减至最小的包装。

3．5静电安全区static safearea能控制人体、导体和非导体材料上静电电荷的区域。

3．6工作区；ESD防护工作IXworksite；ESD protectedarea(EPA)由防静电器材建造和装备起来，供经过培训的人员操作ESDS产品能防ESD损害并作出明显标记的区域。

第一部分：ESD概念的總體介紹1.什麼是ESD?ESD是代表英文electrostatic d ischarge即"靜電放電"的意思。

ESD是本世紀中期以來形成的以研究靜電的產生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應如電流熱（火花）效應（如靜電引起的著火與爆炸）及和電磁效應（如電磁干擾）等的學科。

近年來隨著科學技術的飛速發展、微電子技術的廣泛應用及電磁環境越來越複雜，對靜電放電的電磁場效應如電磁干擾（EMI）及電磁相容性（E MC）問題越來越重視。

2.為什麼要提要ESD防護意識在本世紀70前代以前，很多靜電問題都是由於人們沒有ESD意識而造成的，即使現在也有很多人懷疑ESD會對電子產品造成損壞。

這是因為大多數ESD損害發生在人的感覺以下,因為人體對靜電放電的感知電壓約為3ｋｖ，而許多電子元件在幾百伏甚至幾十伏時就會損壞，通常電子器件被ESD損壞後沒有明顯的界限，把元件安裝在PCB上以後再檢測，結果出現很多問題，分析也相當困難。

特別是潛在損壞，即使用精密儀器也很難測量出其性能有明顯的變化。

近年但實驗證實，這種潛在損壞在一定時間以後，電子產品的可靠性明顯下降。

3.ESD防護對於我們有何重大意義？隨著現代高科技的發展，靜電早已闖入了工業生產的許多部門和國民的生活之中並製造了種種事端，給人類經濟和財產帶來了巨人損失，有時甚至釀成社會災難! 例如：在電子行業中，靜電不僅可損壞(或損傷)電子器件，而且還可導致電子設備誤操作；在火箭發射中，靜電放電可使制導電腦誤動作，導致發射失敗；在易燃易爆場所，靜電放電將引起燃燒或爆炸事件等。

所以，在現代電子、通訊、宇航、軍工、石化等行業及許多科技領域中，控制靜電已是不容忽視的重要問題，也是科技和生產高速發展的需要。

近半年世紀以來ESD在工業部門所造成了著火、爆炸等事故。

僅美國電子工業每年因靜電造成的損失達幾百億美圓，因此，ESD防護對於減少損失、提高產品質量與生產效率具有非常重要意義。

电子元器件抗ESD技术讲义引言随着电子元器件技术的发展，静电对元器件应用造成的危害越来越明显。

一方面，电子元器件不断向轻、薄、短、小、高密度、多功能等方向发展，因而元器件的尺寸越来越小，尤其是微电子器件，COMS IC中亚微米栅已进入实用化，栅条宽度达到0.18um，栅氧厚度为几个nm或几十个Å，栅氧的击穿电压小于20V。

尺寸的减小，就使电子元器件对静电变得更加敏感。

而大量新发展起来的特种器件如GaAs 单片集成电路（MMIC）、新型的纳米器件以及高频声表面波器件（SAW）等多数也都是静电敏感元器件；另一方面，在电子元器件制造和应用环境中，作为静电主要来源的各种高分子材料被广泛采用，使得静电的产生更加容易和广泛。

因此，必须应用各种抗静电放电损伤的技术，使静电对电子元器件的危害减小到最低的程度。

编写本讲义的主要目的是对电子元器件制造和应用行业的有关技术和管理人员进行“电子元器件抗静电放电损伤技术”的基础培训。

本讲义主要分为4个章节的内容。

第1 章“电子元器件抗ESD损伤的基础知识”，介绍有关静电和静电放电的基本原理，以及对元器件损伤的主要机理和模式；第2章“制造过程的防静电损伤技术”，重点介绍在电子元器件制造和装配过程中，对环境和人员的静电防护要求，以保证电子元器件在制造和装配过程中的静电安全；第3章“抗静电检测及分析技术”，主要介绍对电子元器件的抗ESD水平进行检测的技术。

包括国内外抗ESD检测的主要标准，检测的模型和方法以及实际的一些检测结果和遇到的问题；并介绍了对ESD损伤的元器件进行失效分析的技术，包括一些常用和有效的分析技术及其适用的条件和技巧。

还讨论了ESD损伤和过电（EOS）损伤的几种判别方法和技术。

第4章“电子元器件抗ESD 设计技术”，介绍电子元器件抗ESD损伤的设计技术，主要包括抗ESD设计的主要原则、基本保护电路和最先进的大规模CMOS电路中保护电路的设计技术。

本讲义的内容既有通用的基本理论和知识，也收集了国内外的相关资料和数据，还有我们自己在工作中遇到和解决的实际案例、数据和图片等。

ESD包装选用的技术考虑（下）摘要本文描述了ESD防护包装及工作表面使用材料必须考虑的基本技术问题。

这些基本原理可用于传统的包装材料如纸箱、包装袋和周转箱，也可以用于暂时性包装材料，如制造过程中的周转包装袋。

这些原理表3 三类常见的ESD情况及ESD控制措施情况A。

两个表面间的运动产生静电，敏感器件被放置在其电场中，而器件随后又进行了接地。

接触的表面使用抗静电材料可以解决操作1的问题。

表面所产生的静电可以通过静电耗散材料、空气离子化中和、使用空隙间隔或静电屏蔽来消除。

操作3的问题，可以通过使用静电耗散材料来控制静电泄放的速度。

情况B。

情况A中，可以有多种途径来解决操作3的问题，而情况B则不同，它是器件与其他材料接触后自身带电的情况。

在情况A中，操作1的问题可以通过使用抗静电材料或静电耗散材料来解决，但对于情况B，器件本身的材料不可替换，不可能使用这两种材料来解决问题。

要满足电路要求，制作器件的陶瓷或塑料材料须是高绝缘材料，同时对于防潮和防腐蚀也对材料提出了相应的要求。

这些对于操作2问题的解决都有限制。

此时器件包装上有静电荷，除非允许长时间，唯一的去除方法就是使用空气离子化。

操作3问题是导致失效操作，唯一可行的保护办法就是避免导体接触放电的器件，而改用静电耗散材料与器件接触。

对于像工作台面这类大的材料，单独使用一个105–1012Ω阻值的外接电阻并不是好的替代方法，这是因为离散电阻会产生寄生电容，它允许高频大电流，导致典型的CDM的静电损伤。

情况A和B由运动所导致，生产中经常会在器件的操作当中产生。

我们所熟知的人为因素在这并不是ESD 损伤的关键因素，而这些情况才是最大的静电损伤隐患，因为在生产过程中，它们会持续产生静电。

情况C。

相比而言，在生产车间，人员接地容易做到，HBM风险会越来越少。

但是，即便是在检查非常严密时，也偶尔会有操作员工不正确地使用手腕带，导致其失去作用的情况出现，因而，包装必须提供附加的保护。

ESD包装选用的技术考虑【提要】本文描述了ESD防护包装及工作表面使用材料必须考虑的基本技术问题。

这些基本原理可用于传统的包装材料如纸箱、包装袋和周转箱，也可以用于暂时性包装材料，如制造过程中的周转包装袋。

这些原理同样也可以用于器件在组装过程中可能接触到的工作台台面和传送带。

重要术语的理解以下术语是理解ESD材料和进行包装设计的基础：•抗静电材料（Antistatic）：能够有效地阻止静电荷在自身及与其接触材料上积累的材料。

•静电耗散材料（Static Dissipative）：用于减缓带电器件模型（CDM）下快速放电的材料。

按照静电协会（ESDA）和电子工业联合会（EIA）的定义，其表面电阻在105 ~1012 Ω/sq 之间。

抗静电材料和静电耗散材料可直接用于多数充电和放电失效过程中防护，甚至包括了自动生产线。

当然在使用当中须经过简单的测试。

不过，这并不时说它们是万能的，有时我们也需要使用导静电材料。

•导静电材料（Conductive）：按照定义，是指表面电阻率小于105 Ω/sq的材料。

它们通常被用于器件与同电位分流连接，在某些时候，它们还被用于区域的静电场屏蔽。

在对这三种材料的理解上容易有一些误区，比如，许多材料既是抗静电材料又是静电耗散材料；很多时候通常导电材料与一些绝缘材料也会产生静电，但这些材料不能视为抗静电材料。

要清楚材料的区别，懂得在它们在什么情况下的应用，对于实施和保持有效的ESD控制体系非常关键，同时也是正确评价防静电材料供应商产品有效性的关键因素。

这些材料特性不能对正常的生产过程造成影响。

此外，耐磨损性，热稳定性，污染的影响以及^***很多^***特性也应当成为评价材料特性时需要考虑的因素。

抗静电材料及使用绝缘材料与^***材料相接触会产生静电，这是因为物体接触时，会发生电荷（电子或分子离子）的迁移，抗静电材料能够让这种电荷的迁移最小化。

不过，因为摩擦起电取决于相互作用的两种物质或物体，所以单独说某种材料是抗静电的并不准确。

esd包装测试标准ESD包装测试标准是指对静电放电包装材料和产品进行测试的标准。

静电放电是一种常见的现象，它会对电子元器件和产品造成损害。

因此，为了保护这些产品，需要对ESD包装进行测试，以确保其能够有效地防止静电放电。

ESD包装测试标准包括以下几个方面：1. 静电放电测试：这是ESD包装测试中最基本的测试。

它通过模拟静电放电的过程，测试包装材料和产品的抗静电放电能力。

测试结果通常以放电电压和放电能量来表示。

2. 阻抗测试：阻抗测试是测试包装材料和产品的电阻值和电容值的测试。

这些值对于静电放电的控制非常重要。

测试结果通常以电阻值和电容值来表示。

3. 电压测试：电压测试是测试包装材料和产品的电压容忍度的测试。

这是非常重要的，因为如果包装材料和产品不能承受静电放电，它们可能会被损坏。

4. 温度测试：温度测试是测试包装材料和产品在不同温度下的性能的测试。

这是非常重要的，因为温度变化可能会影响包装材料和产品的性能。

5. 湿度测试：湿度测试是测试包装材料和产品在不同湿度下的性能的测试。

这是非常重要的，因为湿度变化可能会影响包装材料和产品的性能。

ESD包装测试标准的目的是确保包装材料和产品能够有效地防止静电放电，从而保护电子元器件和产品不受损害。

这些测试标准通常由国际标准化组织（ISO）和美国国家标准化组织（ANSI）等机构制定和发布。

在进行ESD包装测试时，需要使用专业的测试设备和工具。

这些设备和工具包括静电放电测试仪、阻抗测试仪、电压测试仪、温度测试仪和湿度测试仪等。

测试人员需要经过专业的培训和认证，才能进行ESD包装测试。

总之，ESD包装测试标准是保护电子元器件和产品不受静电放电损害的重要手段。

通过严格的测试和认证，可以确保包装材料和产品的质量和性能，从而保障产品的可靠性和稳定性。