ESD防护基础知识

电设施与地的连接可能产生松动或脱落；
● 防静电桌面随着使用时间的延长而发生失效； ● 腕带损坏,或其内部出现断线而连接不可靠;
● 腕带的佩戴不规范，如不戴、松弛、没有紧贴皮肤等。
五、ESD防护过程控制要求
1.防静电手腕带的正确佩戴是：
使用通过安全性检查的手腕带，将长度适当的松紧圈直接 佩戴在手腕上，并与皮肤良好接触；接触集成电路或已贴 装集成电路的PCB时将鳄鱼夹夹持在接地良好的接地端，鳄 鱼夹、接地线等裸露部分不得与设备、线体、工作台等的 金属件接触。
6000
7000 8000 9000
手指感到剧疼，后腕感到沉重
䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü
手指和手掌感到剧疼，稍有麻木感觉 䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü 从手掌到前腕有麻木感觉 手腕子感到剧疼，手感到麻木沉重 䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü 䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü 䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü 䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü 䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü
三、静电的基本防护途径
5.ESD防护过程控制要求 静电的泄放必须“安全”，所谓“安全性”是指无论对 元器件，还是人身都必须保证绝对的安全。安全性有两个 指标：一是静电电压必须在1秒钟内降至100V；二是放电电 流不能高于5mA。因此静电防护的系统电阻选择在：106Ω -109Ω 。 6.ESD防护过程控制要求
“防”—防止静电场，有效抑制或减少静电荷的产生，严格控制静电源。 “泄”—迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷，避免静电荷的积 聚。 “控”—对所有防静电措施的有效性进行实时监控，定期检测、维护和 检验。
三、静电的基本防护途径
①.工艺控制法 ②.泄漏法 ③.静电屏蔽法 ④.复合中和法 ⑤.整静措施
接触→电荷转移→偶电层的形成→电荷分离。
2.物体的起电方式主要有：
1）物体间的摩擦，产生的热可使电子转移，产生静电； 2）物体间的接触与分离； 3）电磁感应； 4）摩擦与电磁感应综合效应。
常用物品摩擦起电序列
五、静电衰减规律
静电荷通过中和与泄漏自行消失的现象称为电荷的消 散或衰减，电荷一般按指数规律衰减。
第一部分：防静电的基本概念
一、防静电的基本概念：定义
静电：物体表面过剩或不足的相对静止不动的电荷。静电是一种 电能，它留存于物体表面；静电是正电荷与负电荷在局部范围内 失去平衡的结果。
静电现象：是电荷的产生和消失过程中产生的电现象的总和。静 电引起的自然现象如：闪电等。
二、静电的主要特点
1、静电材料按电阻率划分的静电导体、静电耗散体、静电绝缘体 与“动”电（流动的电流）情况下按电阻率划分的导体、半导体、 绝缘体完全不同。
3.SSD：在日常操作、贮存、传递、测试过程中容易因静电放电 而引起损伤的器件称为静电敏感器件。 （Electrostatic Sensitive Device） 典型器件静电敏感度
元器件类型 损坏电压(V) 元器件类型 损坏电压(V)
Pentium
V.MOS
5
30
J.FET
SAW
140
150
MOSFET
EPROM
100
100
OP AMP
CMOS
190
250
4.操作者典型活动产生的静电电压
相对湿度下静电电压(V) 人体动作 人在塑胶地板上行走 人在工作台面上工作 从塑料管中取出DIP 从塑料盘中取出DIP 10％ 12000 6000 2000 11500 14500 26000 21000 40％ 5000 800 700 4000 5000 20000 11000 55％ 3000 400 400 2000 3500 7000 5500
2、静电具有高电位、低电量、小电流以及作用时间短的特点。
3、受环境条件，特别是湿度的影响比较大，静电测量时复现性差， 瞬态现象多。
三、静电与工业电的区别
1、起电的方式不同
2、能量相差很大 3、表现形式不同
4、欧姆定律的适用性不同
四、物体的起电方式
1.由于电子的得与失使物体失去电平衡，就产生了静电。静电产 生的基本过程可归纳为：
2.在手腕带佩戴上，禁止
1)将手腕带缠绕在手腕上，而不将其接地；
2)将手腕带佩戴在衣服袖口上或将其藏在防静电工作服的 松紧袖口内； 3)将鳄鱼夹直接夹持在设备、线体外壳上或非专用静电接 地端的其它点上。 ★防静电手腕带的佩戴
4.ESD防护过程控制要求
1)静电防护是一个系统工程，渗透到生产的全过程，每个 环节都必须同样重视，万不可厚此薄彼。
2)防静电工程涉及的部门众多，需要相互协调、共同努力， 各司其职，ESD才能得到有效控制。
3)静电防护在很大程度上是提高静电防护意识问题，提高 所有接触静电敏感器件人员的静电防护意识，定期进行静 电防护安全操作与静电防护技术培训是非常重要的。 4)制定完善的静电防护管理规程，实行有效的管理和监控， 最大限度地减少或避免静电的危害。
八、环境静电防护
防静电工作区的地面、墙壁、天花板，按国家标准要求因选用 防静电材料，地面是一个静电产生的主要来源，因此必须重视 工作区地面的静电防护。
地面的处理方法有： 1、防静电地板漆、 2、防静电PVC贴面地板、 3、防静电橡胶地板 4、防静电环氧自流坪
5、防静电高架地板
九、防静电操作系统的组成
四、全面、综合、配套的静电防护内容
1.在每个即使细小的环节，利用一些必要的、有效的静电防护手段， 选用优质的防护技术产品； 2.制定完善的静电防护管理规程，并切实有效地贯彻执行。
3.防静电工作区标记
根据GJB3007-97国家军标规定： A级防静电工作区允许的对地静电电位不超过±100V；
B级防静电工作区是指允许的对地静电电位不超过±1000V。
4.防静电工作区系统电阻的确定 静电的泄放必须“安全”，所谓“安全性”是指无论对元器件， 还是人身都必须保证绝对的安全。安全性有两个指标：一是静电电压 必须在1秒钟内降至100V；二是放电电流不能高于5mA。因此静电防护 的系统电阻选择在：106Ω -109Ω 。
三、静电的基本防护途径
5.ESD防护过程控制要求 静电的泄放必须“安全”，所谓“安全性”是指无论对 元器件，还是人身都必须保证绝对的安全。安全性有两个 指标：一是静电电压必须在1秒钟内降至100V；二是放电电 流不能高于5mA。因此静电防护的系统电阻选择在：106Ω -109Ω 。 6.ESD防护过程控制要求
十、静电放电损伤
右图是ESD对电子元件的 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）
十一、ESD损伤的失效模式
1.即时失效：又称为硬击穿或突发性完全失效, 它是器件的一个 或多个电参数突然劣化, 完全失去规定功能的一种失效。 2.延时失效：如果带电体的静电位或存贮的静电能量较低，仅能 供给短暂发生的局部击穿能量，或ESD回路有限流电阻存在，一次 ESD脉冲不足以引起器件发生突发性完全失效，但它会在器件内部 造成轻微的损伤，使器件的性能劣化或参数指标下降，降低了器 件抗静电的能力、使用可靠性与寿命，使其运行一段时间后，出 现故障而不能正常工作。
防静电操作系统是根据防静电要求，为建立保护区域和进行保 护性操作所必须配置的设施和工具的总称。 1、防静电安全工作台及防静电桌垫 2、防静电地垫
3、防静电区域警示标志
4、防静电元件盒（袋） 5、防静电周转车、周转箱 6、接地工具和设备 7、其它保护设备
十二、典型的ESD损伤失效机理
1.典型的ESD失效机理包括 ： 1)热二次击穿、2)金属化熔融、3)体击穿、4)介质击穿、5)气弧 放电、6)表面击穿。前三者的失效机理与能量有关，而后三者的 失效机理与电压有关。 2.典型ESDs器件失效分析示例表
组成部分 MOS结构 半导体结 薄膜电阻 金属化条 场效应结构 压电晶体 近间距电极 元器件类型 MOSFET、MOSIC等 二极管、晶体管、可控硅等 混合IC、密封薄膜电阻器 单片或混合IC 石英陶瓷封装LSI或EPROM 晶振、声表面波器件 未钝化金属、未防护半导体 失效机理 由于电压过高引起介质击穿 能量集中，热二次击穿 介质击穿或热量有关的微通道破坏 与焦耳热量有关的金属烧毁 电荷注入绝缘材料 电压过量使机械压力造成晶体断裂 电弧放电使电极金属熔融或烧毁 失效标志 短路 短路 电阻漂移 开路 性能退化 性能退化 性能退化
二.人体带电电位与静电电击程度的关系
位(伏) 电击程度
1000 2000 2500 3000 4000 5000 完全无感觉 手指外侧有感觉。但不疼 有针触的感觉，有哆嗦感，但不疼 有被针刺的感觉，微疼 有被针深刺的感觉，手指微疼 从手掌到前腕感到疼
备注
䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü 发出微弱的放电声 䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü 䦋㌌㏒㧀낈ᖺ琰茞ᓀ㵂Ü 见到放电的微光 指尖延伸出微光
半导体失效 率的分配
10000 整个手感到疼，有电流过的感觉 11000 手指剧麻，整个手感到被强烈电击 12000 整个手感到被强烈地电击
静电损伤失效 模式比较
二.SMT组装过程中静电防护的根本目的
1.SMT组装过程中静电防护的根本目的是： 在元器件、组件的制造和使用过程中，通过各种防护手段，防止因 静电的放电效应而产生或可能产生的损害，或将这些损害限制在最小的 程度，以确保元器件、组件和设备的设计性能及使用性能不致因静电作 用受到损害。 2.静电防护的基本原则
六、静电防护系统的组成
完备的静电防护硬件系统包括：
A.人体静电防护、 B.环境静电防护、
C.操作系统静电防护、
D.静电保护接地、 E.离子风静电消除器、 F.静电检测及监控仪表、 G.防护措施的日常维护
七、人体静电防护
人体在日常活动和生产操作中可产生的电压为数十伏到数万 伏的静电，而放电过程是及其短促的，所以静电放电过程中释 放的能量可达几十瓦，这足以引起芯片微区烧毁或SiO2膜击穿。 因此对进入防静电工作区（包括生产、仓储、运输过程）的 人员均要进行静电防护，其中首要的是配备防静电服、防静电 手腕带和防静电鞋。 人体所携带的静电，一是可以通过接地良好的防静电手腕带 及时泄放，另一方面防静电鞋与防静电地面的配合使用，可以 及时有效地泄放人员在运动中产生的静电，减少人体所携带的 静电。