大學物理 靜電防護演講報告

靜電防護講座一、序言四、ESD對電子產品損害的特點六、ESD對電子產品損害的一般機理二、靜電的產生三、ESD的四種基本模型五、浪涌（Surge)的概念及其危害七、ESD的防護辦法八、部分ESD國際和國家標準指兩個具有不同電位的物體，由于直接接觸或靜電電場感應引起的兩個物體間的靜電電荷的轉移。*)靜電放電ElectroStaticDischarge（ESD）：直接接觸（機器）接觸電（磁）場感應一、序言：*)靜電ElectroStatic（ES）：靜電就是靜止的電荷ElectroStaticCharge（ESC）。不同放電形式的發(fā)生，與放電的電極形狀、材質距離、阻抗、數量有密切的關係，同時亦會產生不同的危害。*）靜電放電（ESD）分類：1.火花放電（SparkDischarge）2.電暈放電（CoronaDischarge）3.刷狀放電（Brush

Discharge）4.大量粉堆放電（Bulk

Powder

Discharge）5.射狀放電（Propagation

BrushDischarge）*)二十世紀中后期靜電危害震驚世界：*）美國從1960年到1975年由于靜電引起的火災爆炸事故達116起！*)1969年底在不到一個月的時間內荷蘭、挪威、英國三艘20萬噸超級油輪洗艙時產生的靜電引起相繼發(fā)生爆炸以后引起了世界科學家對靜電防護的關注!*)我國在石油企業(yè)發(fā)生了30多起較大的靜電事故，其中損失達百萬元以上的有數起!*)1971年IEEE-IAS-EPC第一次召開靜電學術會議。*)1982年國際靜電放電協(xié)會（EOS/ESD）成立并每年召開一次大規(guī)模的國際靜電放電會議。從此，ESD問題越來越受到重視!*)1970年在維也納奧地利召開了歐洲靜電學會（EFCE）第一次學術交流會，以后每4年開一次!*)ESD造成火箭飛行失敗統(tǒng)計表：序號火箭名稱飛行試驗代號時間高度/KM真空度/mmHg故障簡況及原因1民兵IFTM-50219627.6316ESD造成制導計算機故障,I級發(fā)動機關閉前自毀,發(fā)射失敗2民兵IFTM-503196221.839.6ESD造成制導計算機故障,I級發(fā)動機關閉前自毀,發(fā)射失敗3歐羅尼IIF-II1971277.94ESD使制導計算機阻塞,姿態(tài)失控,約一分鐘后火箭I、II級過載自毀發(fā)射失敗4偵察兵S-112196438-423.09-1.86電爆管橋絲和殼體之間因電弧擊穿，II級發(fā)動機自毀系統(tǒng)爆炸，發(fā)射失敗5偵察兵5128196438-423.09-1.86電爆管橋絲和殼體之間因電弧擊穿，II級發(fā)動機自毀系統(tǒng)爆炸，發(fā)射失敗6大力神IIICC-101967268.94ESD使制導計算機故障后自動轉移到應急后備狀態(tài)7大力神IIICC-1419671752ESD使制導計算機故障后，經地面發(fā)射指令，修正到預定軌道8德爾安23131974制導系統(tǒng)控制器件故障，火箭翻滾，發(fā)射失敗就電子工業(yè)而言，靜電放電能夠改變半導體器件的電氣特性，使之退化或者完全毀掉。靜電放電還可能干擾電子系統(tǒng)的正常運行，導致器件故障或癱瘓。1、第一艘阿波羅載人宇宙飛船，由于靜電放電(ESD)導致火災和爆炸，三名宇航員全部喪生！

2、日本IC生產中的不合格器件有45%是由靜電造成的！3、早在1988年美國因ESD影響損失50億美元！4、90年代初北京某公司試生產的高檔數字萬用表，由于IC沒注意防靜電，使其產品大部分不合格！5、華為公司：某批含E-5射頻放大器的GSM單板失效率達15%，失效形式表現為功能完全喪失，分析表明是受偶然的電浪涌燒傷，如漏電、ESD所致。某批CC08ASL用戶板上二極管RD5和RD6不良率達90%，經分析確定為靜電損傷！

現代許多高速超大規(guī)模集成電路碰到僅幾十伏或更低的靜電就會遭到損壞。也就是說當你接觸這些電路時，你既沒有感覺到又沒有看到更沒有聽到靜電放電時，這塊電路就已部分損傷或完全損壞，而你可能還在找其硬件或軟件的原因。你可能還沒有意識到真正的元兇就是靜電這個“幽靈”!靜電放電已成為高科技現代化工業(yè)的恐怖主義者！二、靜電的產生：丹麥物理學家波爾及其原子結構模型原子的行星模型原子的原子核模型任何物質都是由原子組合而成，原子則由原子核和電子所組成，原子核又由質子、中子所組成。質子帶正電，中子不帶電，電子帶負電

。在正常狀況下，一個原子的質子數目與電子數目相等，正負電荷平衡，所以對外表現出不帶電的現象。而由于外界作用,如摩擦或以各種能量：如動能、位能、熱能、化學能等的形式作用會使原子的正負電荷打破平衡。任何兩個不同材質的物體只要接觸后分離就能產生靜電！物質A(電荷平衡)接觸

分離物質B(帶負電荷)物質A(帶正電荷)物質B(電荷平衡)靜電是正負電荷在局部范圍內失去平衡時所造成的結果。*)

靜電放電（ESD）的特點:可達數萬至數十萬伏，操作時常達數百和數千伏（人通常對3.5KV以下靜電不易感覺到）。

1）高電位：靜電流多為微安級（尖端放電例外）。2）低電量：3）作用時間短：

特別是濕度，濕度上升則靜電積累減少，靜電壓下降。

4）受環(huán)境影響大：靜電放電時間只有微秒級。

靜電放電是高電位，強電場，瞬時大電流的過程。三、靜電放電（ESD）的四種基本模型:一）人體對器件直接靜電放電（人體HBM）模型；三）器件自身發(fā)生靜電放電（充電CDM）模型；四）電（磁）場感應靜電放電（感應FIM）模型。HBMMMFIMCDM二）機器靜電放電（機器MM）模型；一)人體對器件直接靜電放電(人體HBM)模型：指因人體上已積累靜電電荷,當此時去碰觸IC，人體上的靜電便會經由IC的引線進入IC內，再經由IC放電到地。人體是最普遍存在的靜電危害源！對于靜電來說人體是導體！*)人體帶電電位與靜電電擊強度的關系:人體電位（V）電擊程度說明1000完全無感覺發(fā)出微弱的放電聲2000手指外側有感覺，但不痛3000有針刺的感覺，微痛4000有針刺的感覺，手指微痛見到放電的微光5000從手掌到前腕感到痛指間延伸出微光6000手指感到巨痛，后腕感到沉重7000手指和手掌感到巨痛，稍有麻木感覺8000從手掌到前腕有麻木的感覺9000手腕子感到巨痛，手感到麻木沉重10000整個手感到痛，有電流的感覺11000手指巨麻，整個手感到被強烈電擊12000整個手感到被強烈地打擊*)人體帶電的規(guī)律：A.人活動的速度越快，則起電速率越大，飽和帶電量越大，帶電電位越高：這是因為人體的活動速度越大，引起接觸分離的機會越多的緣故。比如，同是穿塑料底鞋的人在工業(yè)橡膠地面上行走，走的快時起電可達2500V，走的慢時只有800V。所穿鞋子動

作產生靜電壓(Volts)皮

鞋原地慢速踏步150~200原地快速跑步200~250球鞋原地慢速踏步200~250原地快速跑步250~350B.人體對地電阻越大，則人的飽和帶電量越大，帶電電位越高：這是因為人體對地電阻越大，靜電越不容易向大地泄漏的緣故。人體對地電阻在干燥環(huán)境時比潮濕時大，故而在干燥地面上活動的人帶電電位高于潮濕地面上活動的人。人體活動使部分機械能轉換為電能，瞬間放電功率達90KW！人體帶靜電等效電路:I是起電率，與人的活動速率有關；C是人體對地電容，它主要由腳對地電容決定，并且受到人體姿勢、鞋底厚度、周圍環(huán)境的影響；人體電量Q由下式表示:Q(t)=idtR是人體電阻，有一定的離散性；人體對地電壓V(t)隨Q(t)變化:V(t)=Q(t)/CICR*)行走時，人就不斷處于充放電過程中：

人在地毯上行走，當腳抬起時，鞋底與地毯分離，鞋底電荷流向人體，起充電作用。同時，人體電荷通過落地腳向地毯泄漏。行走時，人就不斷處于充放電過程中。如果鞋底電阻率夠大，則電荷會在人體積聚。*)人體釋放靜電的I-T關系曲線:100ns1ns人體靜電放電時間T(s)T(s)靜電電流強度I(A)40(A)C.人的服裝表面電阻率越大，人的飽和帶電量越大：這是由于隨著服裝表面電阻率增大，靜電不易泄漏的緣故。比如，在外界條件相同時，棉布的表面電阻率低于尼龍織物的表面電阻率，因此，尼龍織物的飽和帶電量和帶電電位比棉布的高。D.環(huán)境（空氣）的相對濕度越大，人體的飽和帶電量越?。哼@是由于濕度增大時，在服裝纖維表面形成薄薄的一層水膜，而使其表面電阻率降低，從而增加靜電沿服裝向大地泄漏。比如，當相對濕度低于30％時，棉布工作服也可產生較高的靜電電位，而相對濕度高于70％時，大多數衣料都不會積聚靜電。*)電子行業(yè)工作人員日常發(fā)生ESD強度和相對濕度的關系：人體的活動狀況靜電電壓（V）10～20%RH40%RH55%RH65～90%RH人在地毯上行走350001500075001500人在塑料地板上行走1200050003000250拿TEFLON的硅片架300001200坐在椅子上工作的人6000(12000)50003000100翻閱塑面說明書文件7000600拿起普通聚乙烯袋200001000坐在聚氨脂泡沫墊上180001500從包裝箱上拿出泡沫26000200007000無接地措施時人體運動6000800400穿合適腳帶在防靜電地板行走∠15二）機器靜電放電（機器MM）模型；機器放電（MM）模式的ESD是指機器(例如機械手臂、導電工具)本身累積了靜電，當此機器去碰觸到IC時，該靜電便經由IC的pin放電。三）器件自身發(fā)生靜電放電(充電CDM)模型：充電模式（CDM）指IC先因磨擦或其它因素而在IC內部累積了靜電，但在靜電累積的過程中IC并未被損傷。此帶有靜電的IC在處理過程中，當其pin去碰觸到接地面時，IC內部的靜電便會經由pin自IC內部流出來，而造成了放電的現象。*)兩個零部件裝配時發(fā)生摩擦產生靜電放電：在插入SCART連接器時出現靜電放電（電火花）*)生產車間靜電產生的來源:車間工作臺面、地板、座椅、包裝材料及操作工具等都是靜電產生的主要來源，下表是幾種主要的靜電源：靜電源說明工作臺面打臘,粉刷或清漆表面,未處理的聚乙烯塑料玻璃地板灌封混凝土,打臘或成品木材,地瓷磚和地毯服裝和人員非ESD防護服,非ESD防護鞋,合成材料,頭發(fā)座椅成品木材,聚乙烯類,玻璃纖維,絕緣車輪包裝和操作材料塑料帶,包,封套,泡沫塑料,苯聚乙烯泡沫塑料,非ESD防護料盒,托盤,容器組裝工具和材料高壓射流,壓縮空氣,合成毛刷,熱風機,吹風機,復印機,打印機四）電（磁）場感應放電(感應FIM)型：即有強電場圍繞，這是來之于塑性材料或強電場會發(fā)生電子轉化跨過氧化層。若電位差超過氧化層的介電常數則會產生電弧以破壞氧化層，其結果為短路。（其它還有：場增強模型、人體金屬模型、電容耦合模型、懸浮器件模型等等，只是描述方式的不同）。

*)開關電源在正常工作時會向周圍空間散發(fā)大量的高頻電磁波，這些電磁波集聚在機殼上形成靜電并聚集，當有合適泄放回路和有人接觸機殼時就會對外放電，使用人就會有“電擊”的感覺。*)靜電物理參數表示法:1.電荷量：靜電的實質是存在剩余電荷。電荷是所有有關靜電現象本質方面的物理量。電位、電場、電流等有關的量都是由于電荷的存在或電荷的移動而產生的物理量。表示靜電電荷量的多少用電量Ｑ表示，其單位是庫侖Ｃ，由于庫侖的單位太大通常用微庫或納庫表示：1庫侖＝1000000微庫(μC)

1微庫＝1000納庫(nC)

2.靜電電壓：其單位為伏，但由于靜電電壓通常很高，因此常用一個較大的單位-千伏(kV)3.電阻和電阻率：體電阻是指材料兩端之間的直流電壓與通過電流的比值，它的單位也是歐姆。四、ESD對電子產品損害的特點：一）隱蔽性：ESD造成電子產品的損害中，活動的人體帶電是一個重要因素！一般情況下，人體所帶靜電電位都在1～2KV的范圍，在此電壓水平的靜電人體一般并無直觀感覺，而電子元件卻在不知不覺中受到損壞！請記住：人體僅能感受到超過3000V的靜電壓，但部分敏感元器件所能夠承受的卻僅有20V！二）失效分析的復雜性：靜電放電損傷的失效分析工作，因電子產品的精細微小結構特點而費時費力！另外，靜電損傷現象也難以與其它原因造成的損傷加以區(qū)別！*)電致發(fā)光Electro-Luminescence（EL）檢測法：*)電子束感應電流（EBIC）檢測法：(ElectroBeamInducedCurrent)(EBIC)未遭受ESD損傷的EBID圖象已遭受ESD損傷的EBID圖象三）損傷具有潛在性：有些電子元器件受靜電損傷后，僅表現出產品某些性能參數的下降，但尚未達到完全失效的程度，不進行全面測試往往無法發(fā)現，在繼續(xù)使用的情況下可能發(fā)生致命的失效，難以預料又不可實現篩選。據統(tǒng)計資料表明：潛在性緩慢失效占電子靜電放電失效總數的90%，因此其危害性甚大。四）損傷的隨機性：只要電子元器件接觸和靠近超過其靜電放電敏感電壓閾值的情況存在，就可能發(fā)生損傷，從加工制造到用戶使用維護的任一環(huán)節(jié)都有可能發(fā)生，具有很大的隨機性！

*)哪些電子工業(yè)過程會產生靜電危害:元器件從生產到使用的整體過程中都會產生靜電，依各個階段可分為：1.元件制造過程：在這個過程，包含制造，切割、接線、檢驗到交貨。2.印刷電路版生產過程：收貨、驗收、儲存、插入、焊接、品管、包裝到出貨。3.設備制造過程：電路板驗收、儲存、裝配、品管、出貨。4.設備使用過程：收貨、安裝、試驗、使用及保養(yǎng)。5.設備維修過程：電子設備拆卸、檢驗等。在這整個過程中，不但包裝因移動容易產生靜電外，而且整個包裝容易暴露在外界電場(如經過高壓設備附近，工人移動頻繁、車輛迅速移動等)而受到破壞，所以傳送與運輸過程需要特別注意以減少損失，避免無謂之糾紛。而實際上，最主要而又容易疏忽的一點卻是在元件的傳送與運輸的過程。*)開啟熒光燈開關導致Laser失效：1）征兆：以激光二極管驅動用定電壓電源測試激光二極管的特性時，激光二極管突然被擊穿。2）原因：在旁邊工作的某甲當接通同一交流線上的熒光燈開關時，突然發(fā)生～1600伏的浪涌，由于這一浪涌竄入激光二極管驅動電源的交流輸入電路中，激光二極管一瞬間為過電流擊穿。

ESD問題表面上看來只影響了生產產品的成品率，但實際上亦影響到了行業(yè)內各層次制造商的產品質量，導致整個產業(yè)鏈都會受到影響！如：系統(tǒng)維護、維修及引起顧客不滿而導致公司聲譽受損等等。五）嚴重性：*）ESD危害流程圖靜電分離電荷積累在設備上電荷積累在產品上電荷逸散電荷放電電荷放電引燃（化工）/產品品質不良（電子業(yè)）ESD半導體損壞率的分配：59%都是由靜電引致的！*)ESD的破壞性：

由SemiconductorReliability提供資料(March,1993):*)靜電平均損失報告：

工業(yè)領域的有關專家曾作過估計，由于靜電所造成的平均產品損失大約在8~33%之間，見下表：數據來源：

StephenHalperin《GuidelinesforStaticControlManagement》，Eurostat，1990

描述最小損失最大損失估計平均損失制造商4%97%16-22%分包商3%70%9-15%承包商2%35%8-14%用戶5%70%27-33%*)靜電對電子產品損害的四種形式:靜電的基本物理特性為：吸引或排斥，與大地有電位差，會產生放電電流。這些特性能對電子元器件產生下列影響：1．靜電吸附灰塵，降低元件絕緣電阻（縮短壽命）。2．靜電放電破壞，使元件受損不能工作(完全破壞)。

3．靜電放電電場或電流產生的熱，使元件受傷（潛在損傷）。4．靜電放電產生的電磁場幅度很大（達幾百伏/米）頻譜極寬（從幾十兆到幾千兆），對電子產器造成干擾甚至損壞（電磁干擾）。*)ESD造成LED芯片損傷的SEM照片:LED芯片球焊點局部放大右上角局部放大左下角局部放大左上角局部放大ESD*)某國外公司Laser-ESD退化實驗檢測結果：注意到：器件發(fā)生退化的ESD電壓為1400V.ForwardCurrentIf(mA)OpticalOutputPowerPO(mW)ForwardL/ICharacteristicsofInGaAsPafterreverse-biasedESDStressingatvariousvoltage.*)某國外公司Laser-ESD退化實驗檢測結果：1230546501000ForwardCurrentIf(mA)OpticalOutputPowerPO(mW)注意到：器件發(fā)生退化的ESD電壓僅為60V。*)部分常用電子器件所能承受靜電破壞的靜電電壓：產品名稱靜電破壞電壓晶體管30～7000微型運算器200～2500二極管200～2500薄膜電阻200～2500低功率邏輯集成電路200～2500*)部分電子器件所能承受靜電破壞的靜電電壓：器件類型靜電破壞電壓（V）器件類型靜電破壞電壓（V）Vmos30～1800OP-AMP190～2500MOSFET100～200JEFT140～1000GaAsFET100～300SCL680～1000PROM100STTL300～2500CMoS250～2000DTL380～7000HMOS50～500肖特基二極管300～3000E／DMOS200～1000雙極型晶體管380～7000ECL300～2500石英壓電晶體＜10000五、浪涌（Surge）的概念及其危害：浪涌是電路中出現的一種短暫的電流、電壓波動，也稱為瞬態(tài)過電應力ElectricalOverStress(EOS)。在電路中通常持續(xù)時間約10-6秒，220V電路系統(tǒng)中持續(xù)瞬間（10-6秒）的電壓波動在5000V～10000V之間。0510152025電壓值79111519232713591315日期某機房ODE（高頻頭）電源電壓中混雜的浪涌電壓

EOS損傷現象：器件發(fā)生誤動作、器件pn結或介質層漏電、甚至金屬化互連線或內引線發(fā)熱燒毀和開路等。*)浪涌電壓主要由以下幾種情況造成：浪涌電壓分類產生浪涌電壓的原因雷擊直擊雷雷擊直接電擊電源或信號線路等感應雷由空間電磁場引起的靜電感應、電磁感應等感應回路線路浪涌故障浪涌相線對地線短路引起的過電壓、相線開路引起的過電壓（負載不均）等其他原因系統(tǒng)開關過電壓無負載時開關對開關切斷電流、電容性或電感性負載開關、整流等其他原因電磁感應EMI/RFI使用電機、電吹風、無線電話等等靜電感應人體靜電、摩擦靜電等等*)浪涌造成的退化測試和失效分析舉例：*)浪涌引起的鏡面退化舉例：*)釬焊激光器管腳導致Laser失效：1）征兆：2）原因：經裝配后的LD在開啟工作電源時，激光器已然失效。釬焊烙鐵未接地，市電波動通過烙鐵直接加到激光器而導致激光器失效。*)開啟工作電源而導致Laser退化：1）征兆：開啟工作電源時，激光器突然失效。2）原因：開啟工作電源時，CR延遲電路電流過大，經由自動功率控制（APC）電路加到激光器上，導致激光器發(fā)生失效。*)

ESD作用對壽命實驗的影響:ESD條件：Vstress=50V；R=0Ω；C=200PF;5次正向浪涌。測試條件：溫度(Ta)=60度；輸出功率(P0)=5mW.未受ESD作用壽命實驗曲線遭受ESD作用壽命實驗曲線六、ESD對電子產品損害的一般機理:是指靜電電壓作用于半導體器件PN結上而導致其PN結正、反向擊穿，后果是該器件永久性損毀！對于半導體激光器來說，檢測器件的正、反向電阻為零（或接近于零）或開路，此時光功率也為零！一）電壓擊穿：OiD正向特性反向特性uD激光器伏-安（V-A）特性*）雪崩效應：電壓擊穿開始時往往先在某一電壓下在介質個別點上出現所謂網點擊穿，以后只要在較低的電壓下即可出現大片區(qū)域的雪崩式擊穿，造成器件永久性損毀。二）功率擊穿：功率擊穿則與靜電放電脈沖有關，它與瞬時脈沖的形狀，持續(xù)時間和能量積聚有關。靜電放電電流流過器件內部引起PN結的溫度升高，或超過其熔化點，有的可能燒毀內部連接導線，有的引起合金化或造成金屬的擴散，最終造成器件永久性的破壞！

PN結熔融后的SEM照片內部引線燒熔的放大照片三）軟擊穿：往往當時并未發(fā)現器件有明顯的損壞，但在今后隨時都可能出現失效，對今后電子設備的使用和維修帶來極大的隱患！需要著重強調的是：對于半導體激光器來說，檢測到其伏-安（V-I）特性正常，但是不一定就有激光輸出！OiD正向特性反向特性uD以伏-安特性來判斷LD的好壞，一般是檢測LD的正反向電阻值是否正常。退化后*)日本NEC公司一份統(tǒng)計，每年因靜電損壞的IC比例：CMOS器件：79％線形IC:12%MOS存儲器：12％Intel的研究表明，在引起電腦故障的諸多因素中，ESD是最大的隱患，將近一半的電腦故障都是由EOS／ESD引起的。*）ESD已成為當今電腦的頭號殺手七、靜電防護方法：在電子產品生產中，主要從兩個方面進行靜電防護，即防止靜電的積聚和對積聚的靜電進行泄放！常用的靜電防護方法有：1、接地法：接地消除靜電。接地線必須連接牢靠，避免折斷處產生火花。2、泄露法：采取增濕措施，增大空氣濕度。絕緣體表面濕度增加降低了絕緣性，增大靜電電荷通過表面泄放，相對濕度70%以上為宜。采用抗靜電強加劑效果更顯著。3、靜電中和法：設法將靜電荷中和掉。主要采用感應中和，外接電源中和器和離子風中和法。4、工藝控制法：改進工藝，控制靜電積累，從流程、材料、設備安裝和操作管理上采取措施加以控制。5、消除人體靜電法：應穿用導電纖維制作防靜電工作服和導電橡膠制作防靜電鞋等。*)ESD防護的基本原則：3.防靜電工作區(qū)按電子元器件靜電放電靈敏度確定保護程度。

2.迅速、安全、有效地消除已經產生的靜電荷：1.抑制靜電荷的積聚，嚴格控制靜電源；*)ESD控制的基本方式：1.做好ESD防護設計：器件選型、合理布線、設計保護電路等。2.消除和減少靜電的產生：減少或消除靜電產生的過程、維持過程和材料處于等電勢等。3.使靜電荷瀉放與中和：使用靜電導體、接地、電離器來瀉放與中和靜電。4.保護產品免遭ESD傷害：使用防靜電材料包裝和儲運。*)日常生活中靜電防護(專家支招)：*)靜電防護領域的常用術語:1.

地：任何一點的電位按慣例取為零的大地或導電物質。2.接地：電氣連接到能提供或接受大量電荷的物體上（如大地、船舶、運載工具的金屬外殼等)。3.靜電接地：將金屬導體（通過接地極）與大地進行電氣上的連接，使金屬導體的電位接近大地電位的措施。4.硬接地：直接接地或通過一個低阻抗地相連。5.軟接地：通過足夠的阻抗接地，把電流限制在人身安全的電平（通常為5MΩ）之下。軟接地所需要的阻抗取決于靠近接地點的人員可能接觸的電壓電平。6.直接接地：將金屬體與大地進行導電性連接的一種接地方式。7.間接接地：為使金屬以外的物體進行靜電接地，將其表面的全部或局部與接地的金屬體緊密相接的一種接地方式。8.靜電放電接地裝置：一個公共裝置，在靜電放電防護工作區(qū)內與該裝置連接的元器件被接地。12.靜電連接：將彼此間沒有良好導電通路的物體進行導電性連接，使相互間大體上處于相同電位的措施。11.對地電壓：帶電體與大地之間的電位差(令大地電位為零)。9.人體接地：通過使用導電墊、導電地面、導電鞋或其他各種接地用具使人體與大地保持通導狀態(tài)的措施。10.接地（電）極：埋入大地以便與大地良好接觸的導體或幾個導體的組合。13.泄露電阻：物體在不帶電的情況下，從被測點到接地連接系統(tǒng)間的等效電阻。14.泄漏電流：指帶電物體上的電荷通過各種泄漏途徑向大地泄漏的電流。15.靜電泄漏通道：帶電區(qū)的靜電荷通過帶電體內部和表面而使之泄漏的途徑。一）產品設計中的靜電防護措施：

保護電路的基本原理是：使用電壓箝位電路阻止高壓進入，同時提供大電流分流通道。有多種電路設計可以達到ESD保護的目的，但選用時必須考慮以下原則，并在性能和成本之間加以權衡：*速度要快，這是ESD干擾的特點所決定的；*能應付大的電流通過；*考慮瞬態(tài)電壓會在正、負極性兩個方向發(fā)生；*對信號增加的電容效應和電阻效應控制在允許范圍內；*考慮體積和產品成本因素。一個良好的電子系統(tǒng)設備應該在電路設計的最初階段就考慮瞬態(tài)保護要求。

激光二極管保護二極管-+-+一般來說，與外部設備連接的接口電路都需要加保護電路。靜電防護Chip靜電防護二極管工作原理U二）在靜電安全區(qū)域使用或安裝靜電排除裝置：1.防靜電地面（地板）體電阻105

～109Ω，敷設地線網。

無防靜電地面或防靜電地墊，單獨使用防靜電鞋、防靜電服防靜電作用不大，因為靜電不能泄放到大地。*防靜電地板（活動地板）具體施工步驟:檢測項目單位指標抗壓強度mpa≥70耐磨性（750g/500r）g≤0.03對混凝土的粘接力混凝土破壞鉛筆硬度H≥2干燥時間表干h≤4實干d≥2表面電阻底涂Ω≥1X106中涂≥1X106導電底油≥1X109面涂≥105X109*防靜電地面（自流平）鋪設后的檢測項目：*）防靜電地板對人體的效果：步行狀態(tài)靜止狀態(tài)2分鐘2分鐘1分鐘1分鐘對地電壓50010001500時間靜電壓V一般地板防靜電地板2.室外接大地：采用埋大地線的方法建立“獨立”地線。使地線與大地之間的電阻≤4Ω(參見GBJl79或SJ／T10694—1996)防靜電地線不得與電源零線相接，不得與防雷地線共用，使用三相五線制供電時，其地線可以作防靜電地線。接地桿深度（m)對大地電阻Ω*)接地電阻與接地桿的深度的關系：

*兩種室外接地方式：*降阻劑的作用：使用和不使用降阻劑介質電阻率的變化曲線：（a）無降阻劑（b）有降阻劑3.儀表接地：外殼在人手和內部電路間建立隔離層，阻止ESD的發(fā)生，金屬外殼同時也是阻止EMI輻射及傳導耦合的關鍵。如果殼內空腔有電荷q，因為靜電感應，殼內壁帶有等量異號電荷，殼外壁帶有等量同號電荷，殼外空間有電場存在（圖4），此電場可以說是由殼內電荷q間接產生。也可以說是由殼外感應電荷直接產生的。但如果將外殼接地，則殼外電荷將消失，殼內電荷q與內壁感應電荷在殼外產生電場為零（圖5）。4.防靜電桌椅、桌墊時常保持清潔，并保證可靠接地；化纖或棉制工作服與工作臺面、坐椅摩擦時，可在服裝表面產生6000V以上的靜電電壓，并使人體帶電，此時與器件接觸時，會導致放電，容易損壞器件。5.工作中，在任何情況下都要穿好防靜電工作服，工作鞋，工作帽，使用手腕帶，指套及腳環(huán)；三）靜電敏感元件（SSD）靜電防護：1.明確靜電敏感區(qū)，按其級別劃分工作區(qū)；防靜電工作區(qū)標明區(qū)域界限，并在明顯處懸掛警示標志，警示標志應符合GJB1649規(guī)定，有條件的工作區(qū)入口處，應配置離子化空氣風浴設備。*)按規(guī)定落實靜電防護標志:靜電敏感防護標志：表示該物體對靜電敏感！*)防靜電工程分級標準:防靜電級別適用場所一級1.微電子電路制造和測試場所2.電子產品生產中操作一級敏感器件場所3.航空、航天、國家安全等部門的信息管理和指揮中心二級1.以程控交換機為代表的各類通訊機房2.金融、證券系統(tǒng)的結算中心3.重要經濟部門電力、交通等自動化監(jiān)控、調度系統(tǒng)三級1.除上述以外的一般計算機處理系統(tǒng)2.除上述以外的電子器件和整機的組裝調試場所3.智能化建筑中電腦操作場所及重要的公共活動場所*)器件敏感度的分級

:

ESD事件導致的敏感器件受損程度主要取決于器件耗散放電能量或承受電壓的能力，即靜電敏感度（SSD）。定義器件對應指定模型的敏感度。ESD-SSD器件敏感度分級--人體模型HBM（ESDSTM5.1-1998）

等級電壓范圍0級＜250V1A級

250V~500V（不含500V）1B級

500V~1000V（不含1000V）1C級

1000V~2000V（不含2000V）2級

2000V~4000V（不含4000V）3A級

4000V~8000V（不含8000V）2.靜電敏感器件應采取防靜電保護性包裝：如防靜電袋、防靜電盒等，靜電敏感器件必須存放在防靜電容器（箱、袋）內，并用防靜電運輸工具（箱、車）周轉。貯運中要遠離靜電場、電磁場或放射場，如電腦顯示器頂部。放置敏感組件的導電容器--遮蔽袋、導電盒等：當靜電靠近此容器時，容器便于組件四周形成保護作用。3.用離子風槍或風槍來中和零件上的靜電；不能有效地泄放靜電荷的場合，可采用電離器通過空氣中的正負離子來防止和中和元器件和其它物體上電荷積累，電離能力大于250V/s。生產線上的除靜電離子風機

4.靜電敏感元器件(SSD)運輸、存儲、使用要求A.SSD運輸過程中不得掉落在地，不得任意脫離包裝。B.存放SSD的庫房相對濕度：30-40％RH。C.SSD存放過程中保持原包裝，若須更換包裝時，要使用具有防靜電性能的容器。D.庫房里，在放置SSD器件的位置上應貼有防靜電專用標簽。E.發(fā)放SSD器件時應用目測的方法，在SSD器件的原包裝內清點數量。F.裝配、焊接、修板、調試等操作人員都必須嚴格按照靜電防護要求進行操作。

靜電敏感器件應盛放在防靜電塑料盛放器或防靜電塑料袋中，這種防靜電盛放器有良好導電性能，能有效防止靜電的產生。當然，有條件的應盛放在金屬盛放器內或用金屬箔包裝。*）操作靜電敏感器件避免碰觸引線腳，線腳是最容易造成組件毀損的傳導路徑！

*）避免在任何工作表面滑動靜電敏感組件?；瑒釉斐赡Σ敛⑦M而產生靜電荷！*）靜電敏感器件(SSD)生產、裝卸、使用中,在保證靜電防護的前提下,同時也不得不戴指套直接與SSD碰觸!四）定期檢測靜電防護系統(tǒng)：1.定期測試手腕帶及腳環(huán)的接地電阻是否合格；2.定期測試防靜電鞋的體積電阻是否合格；3.定期測試桌墊、屏蔽袋的防靜電性能是否合格。按國軍標GJB3007-97規(guī)定，對EPA的各項技術要求，必須經常性地進行檢測、監(jiān)測，以維持其各項性能符合規(guī)定要求。檢測的頻次如下表所列:檢測頻次項目名稱檢測方式每日1次環(huán)境溫度、濕度測量佩帶腕帶、穿靜電服情況下人體對地電阻測量穿靜電服、鞋、佩腕帶的穿戴情況目視每周1次防護臺面、地板、地墊接地情況目視每月1次靜電電位值測量靜電消除器的中和能力測量每季度1次防護臺面、地板、地墊對地電阻和表面電阻測量電烙鐵接地電阻測量第1年每季度1次，以后每21個月1次系統(tǒng)接地電阻測量*)電子產品制造環(huán)境中防靜電技術指標要求:1.靜電地線與線體地線、防雷地線、工頻電源中線、地線要分開拉設，其接地電阻值≤4Ω。2.靜電保護區(qū)內的線體、儀器、設備、工具應接地，其接地電阻值≤4Ω。3.靜電手環(huán)、防靜電臺墊、防靜電地墊限流電阻值為1MΩ～10MΩ。7.靜電膠墊的表面電阻值為106Ω～109Ω。4.腕帶連接電纜電阻1MΩ；佩帶腕帶時系統(tǒng)電阻1-1OMΩ。腳跟帶(鞋束)系統(tǒng)電阻0．5×105-108Ω。5.料盒、周轉箱、PCB架等物流傳遞器具：表面電阻值103-108Ω;摩擦電壓＜100V。

6.物流車臺面對車輪系統(tǒng)電阻106-109Ω。10.包裝袋、盒摩擦電壓＜100V。11.防靜電海綿的表面電阻值為105Ω～1011Ω。

9.靜電元件盒和防靜電周轉箱的表面電阻值為105Ω～1011Ω。8.集成電路包裝管的表面電阻值為104Ω～1010Ω。12.防靜電鞋的表面電阻值為105Ω～108Ω。13.防靜電手指套表面電阻105Ω～1011Ω

。

14.防靜電手套表面電阻105Ω～1011Ω。15.防靜電地板的表面電阻值為105Ω～1010Ω

。16.防靜電袋的表面電阻值為105Ω～1011Ω。17.防靜電服的表面電阻值為105Ω～1010Ω

。

18.人體綜合電阻106-108Ω。

*)各項防護措施綜合表:防護途徑主要內容具體措施1.防止靜電的產生1.控制靜電的生成環(huán)境1.濕度控制，在不致導致器材和產品腐蝕生銹或其它危害的前提下，盡量加大濕度。2.溫度控制。3.塵?？刂?，防止附著（吸附）帶電的重要措施。4.地板、桌椅面料和工作臺墊應由防靜電材料制成并正確接地。5.靜電敏感產品的運送傳遞和存儲和包裝拆包裝應采取防靜電措施。2.防止人體帶電1.佩帶防靜電腕帶。2.穿戴防靜電服裝、衣、帽。3.穿戴防靜電鞋襪、腳鏈。4.佩帶防靜電手套、指套。5.嚴格禁止與工作無關的人體行動（做操、打鬧、吃東西等）。6.進行離子風浴。3.材料選用要求使用靜電導電材料和靜電耗散材料。4.工藝控制措施1.制定并實施防靜電操作程序。2.使用防靜電周轉、運輸盤、盒、箱及其它容器，推車。3.使用防靜電工具（烙鐵、吸錫器等）。4.采用防靜電包裝。防護途徑主要內容具體措施2.減少和消除靜電荷1.接地1.地板和工作桌、椅、臺面、臺墊正確接地。2.人體接地。3.工具（烙鐵、吸錫器、臺架、運輸小推車等）接地。4.設備、儀表等接地。2.中和針對場所和帶電物體的形狀、特點，消除器具、器材、產品、場所、設備和人體上的靜電。3.摻雜在非導體材料、器具的表面通過噴、涂、鍍、印、貼的方式附加上一層物質以增加導電率，加速電荷的泄露和釋放。3.減少靜電危害1.提高產品自身抗靜電能力1.針對MOS等靜電敏感集成電路采用輸入、輸出保護電路設計。2.對靜電敏感元器件進行靜電保護設計。3.對靜電敏感電子裝置采用靜電防護設計。2.確保設備、設施和作業(yè)場所的靜電安全1.保護作業(yè)場所各種接地設施和系統(tǒng)正確接地。2.嚴格靜電安全作業(yè)操作規(guī)程。防護途徑主要內容具體措施4.嚴格防靜電管理1.建立健全責任制和規(guī)章制度1.建立健全各類人員（領導者、技術和管理者、操作者）的靜電安全防護管理職責，并有檢查制度。2.編制具體、詳細的防靜電操作規(guī)程。3.對設備、裝置、器材、器具、工具等的防靜電性能要求建立定期檢查制度。2.培訓教育1.針對領導者、技術和管理人員、操作人員等不同層次和不同崗位人員，實施有關防靜電常識、知識、技術和安全要求教育。2.針對不同崗位操作人員進行操作技能培訓及考核。3.警示裝置、標記、及符號的使用1.應在靜電敏感產品上和外包裝件上標示靜電敏感器件標記和符號。2.應對裝置、設備中的靜電敏感元件、部位按照標準的要求作出標記或警示符號。3.應對防靜電工作場所（作業(yè)區(qū)）做出規(guī)定的特別的標記。4.按標準規(guī)定進行檢測實驗1.對有防靜電性能要求的工具、器具、服裝、鞋襪、地面、桌椅和工作臺墊等應定期檢查，使之保持合格狀態(tài)。2.對人體和設備、裝置、系統(tǒng)的接地應該規(guī)定檢測。3.對產品的靜電敏感度（抗擾度）應按標準的規(guī)定檢驗，并建立質量分析和反饋制度。*)防靜電工作區(qū)的管理與維護:

1.制訂防靜電管理制度，并有專人負責。2.備用防靜電工作服、鞋、手鐲等個人用品以備外來人員使用。

3.定期維護、檢查防靜電設施的有效性。4.腕帶每周(或天)檢查一次。

5.桌墊、地墊的接地性、靜電消除器的性能每月檢查一次。

6.防靜電元器件架、印制板架、周轉箱；運輸車、桌墊、地墊的防靜電性能每六個月檢查次。*)靜電測試常用儀器

:4.人體綜合電阻測試儀：檢測人體系統(tǒng)電阻。1.非接觸式靜電測量儀：測表面靜電壓，可檢查靜電是否存在及其瀉放效果。2.表面電阻測量儀：測表面電阻，可判斷是否為防靜電材料。

3.防靜電腕帶測試儀：檢測腕帶的有效性。

*)ESD管理小組的主要工作:1.統(tǒng)籌生產現場的ESD整改；

2.制訂《靜電放電控制規(guī)范》；3.歸檔ESD通用操作指導書（環(huán)境；儀器、設備、工具、工裝；工作臺；人員；包裝、存儲、轉運；測試方法）；

4.編寫ESD專用操作指導書；5.建立現場監(jiān)控與稽查制度；

6.靜電敏感器件(SSD)的分類；