電磁兼容課件-楊寧

電氣設(shè)備與瞬態(tài)干擾源：靜電放電姓名：楊寧學(xué)號(hào)：154612170點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本目錄一、電磁干擾源的簡(jiǎn)單分類三、靜電是如何產(chǎn)生的四、摩擦起電產(chǎn)生靜電的大小的相關(guān)因素二、幾個(gè)定義五、感應(yīng)起電產(chǎn)生靜電及其特點(diǎn)六、靜電的危害七、ESD損害的特點(diǎn)八、可能產(chǎn)生ESD損害的制造過(guò)程九、靜電放電的三種模式十、ESD防護(hù)的目的、原則及原理十一、幾個(gè)簡(jiǎn)單的ESD控制技術(shù)十二、靜電放電失效十三、靜電測(cè)量?jī)x器的選用NavigationLeadershipOwnershipEnablement點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本自然騷擾源依照干擾的來(lái)源人為騷擾源一、電磁干擾源的簡(jiǎn)單分類①大氣干擾②宇宙干擾③沉積靜電干擾④熱噪聲①功能性騷擾源②非功能性騷擾源電磁干擾源敏感設(shè)備干擾耦合途徑輻射耦合傳導(dǎo)耦合點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本二、幾個(gè)定義1、靜電：就是靜止不動(dòng)的電荷，一般存在于物體的表面。2、靜電敏感器件（SSD）：對(duì)靜電放電敏感的器件。

3、靜電放電（ESD）:當(dāng)兩種介電常數(shù)不同的材料發(fā)生接觸，特別是發(fā)生相互摩擦?xí)r，兩者之間會(huì)發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移，而使各自成為帶有不同電荷的物體。當(dāng)電荷積累到一定程度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生高電壓，此時(shí)帶電物體與其他物體接近時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電暈放電或火花放電，形成靜電騷擾。4、過(guò)電應(yīng)力（EOS）:廣義指元器件承受的電流或電壓應(yīng)力超過(guò)其允許的最大范圍。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本你應(yīng)該知道的小知識(shí)：EOS與ESD的區(qū)別1、靜電放電（ESD）與過(guò)電應(yīng)力（EOS）的關(guān)系：從概念上嚴(yán)格來(lái)說(shuō)ESD是屬于EOS的范疇。2、兩者區(qū)別：ESD的特點(diǎn)是電壓高（可達(dá)上千伏甚至上萬(wàn)伏）、周期短（幾百納秒）、能量低（MJ）以及上升快（幾到幾十納秒）；EOS的特點(diǎn)是電壓較低、時(shí)間較長(zhǎng)、能量較大，對(duì)器件造成的損傷一般都有明顯的痕跡，有金屬化熔斷、材料表面顏色或形態(tài)發(fā)生變化等現(xiàn)象，且損傷面積較大。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本3、靜電是如何產(chǎn)生的1、接觸分離起電（本質(zhì)）2、摩擦起電（摩擦實(shí)質(zhì)上是一種接觸分離造成正負(fù)電荷不平衡的過(guò)程）3、流動(dòng)空氣也會(huì)產(chǎn)生靜電4、不接觸也能起電——感應(yīng)起電點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本在電子元器件行業(yè)相關(guān)的產(chǎn)生靜電的方式主要?dú)w納為兩種形式：

摩擦產(chǎn)生靜電和感應(yīng)產(chǎn)生靜電。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本四、摩擦起電產(chǎn)生靜電的大小的相關(guān)因素1、摩擦物體本身的材料性質(zhì)（如固體起電、粉體起電、液體起電、氣體起電、太空起電等）；2、環(huán)境的濕度；3、摩擦的面積；4、分離速度；5、接觸壓力；6、表面潔凈度等。你應(yīng)該知道的小知識(shí)：影響靜電產(chǎn)生和大小的因素1、人體產(chǎn)生的靜電電壓大概是：幾千伏到幾萬(wàn)伏；2、各種器件的靜電電壓大概是：幾百伏到幾千伏甚至更低；3、電子生產(chǎn)中產(chǎn)生的靜電勢(shì)的典型值（單位：V）如下圖：點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本五、感應(yīng)起電產(chǎn)生靜電及其特點(diǎn)1、導(dǎo)體靠近帶電體會(huì)感應(yīng)靜電；2、感應(yīng)起電發(fā)生于帶電物體和導(dǎo)體之間，兩種物體無(wú)需直接接觸即會(huì)感應(yīng)靜電；3、非導(dǎo)體不能通過(guò)感應(yīng)產(chǎn)生靜電。六、靜電的危害1、吸塵（ESA）：靜電吸附灰塵，降低元器件的絕緣電阻，縮短壽命。；2、靜電放電（ESD）：損壞元器件、損傷元器件（潛在損壞）、輻射電磁場(chǎng)、著火爆炸、人體電擊；3、發(fā)光發(fā)聲；4、產(chǎn)生臭氧。七、ESD損害的特點(diǎn)1、隱蔽性；2、潛在性和累積性；3、隨機(jī)性；4、復(fù)雜性；注：潛在性和累積性對(duì)電子元器件的危害最為嚴(yán)重。八、可能產(chǎn)生ESD損害的制造過(guò)程元器件從生產(chǎn)到使用的整體過(guò)程中都能受靜電損傷，按各個(gè)階段可分為：元器件制造過(guò)程印制電路板生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)品制造過(guò)程產(chǎn)品使用過(guò)程產(chǎn)品維修過(guò)程九、靜電放電的三種模式1、HBM模型：帶電人體的放電模式又稱人體靜電放電模式；2、MM模式：帶電機(jī)器的放電模式，機(jī)器摩擦或感應(yīng)也會(huì)帶電，通過(guò)電子元器件放電會(huì)造成損傷；3、CDM模式：充電器件的放電模式，就是在元器件裝配、傳遞、試驗(yàn)、測(cè)試、運(yùn)輸和存儲(chǔ)的過(guò)程中會(huì)帶靜電，一旦元器件引腳接地時(shí)殼體將通過(guò)芯片和引出腳對(duì)地放電。十、ESD防護(hù)的目的、原則及原理1、ESD防護(hù)的根本目的：（在電氣設(shè)備的制造和使用過(guò)程中）a、通過(guò)各種防護(hù)手段，防止因靜電放電效應(yīng)而產(chǎn)生或可能產(chǎn)生的各種危害，或?qū)⑦@種危害限制在最小程度。b、確保元器件、組件和設(shè)備的設(shè)計(jì)性能及使用性能不因靜電作用受到傷害。2、ESD防護(hù)的基本原則基本原則可概括為“一個(gè)中心、兩個(gè)方面”——即以等電位為中心，從控制靜電的產(chǎn)生和控制靜電的消失兩方面進(jìn)行。a、控制靜電的產(chǎn)生

①對(duì)可能產(chǎn)生靜電的地方要防止靜電的聚集；②控制工藝過(guò)程和工藝過(guò)程中材料的選擇。b、控制靜電的消散

①對(duì)已存在的電荷積聚，快速而安全地將靜電泄放和中和。兩者共同作用的結(jié)果就有可能使靜電電平不超過(guò)安全限度，達(dá)到靜電防護(hù)的目的。

3、ESD控制原理a、在操作等過(guò)程中控制靜電，使其不能達(dá)到危害的程度（包括所有工作人員、工具、設(shè)備與環(huán)境等），即控制靜電的產(chǎn)生以及控制靜電放電。（源頭與途徑控制）b、設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中盡量提高元器件、組件（PCB）以及整機(jī)的抗靜電能力。（敏感設(shè)備控制）十一、幾個(gè)簡(jiǎn)單的ESD控制技術(shù)1、人員接地和設(shè)備接地原則：人員和設(shè)備安全。a、人員接地要求

①坐下操作時(shí)必須帶腕帶，其電阻需<35×10^6歐姆；②站立操作時(shí)，地板--鞋系統(tǒng)電阻需<35×10^6歐姆。b、設(shè)備要求

①所有設(shè)備必須接地，且電阻<1歐姆；②共同點(diǎn)必須接地，且電阻<1歐姆；③等電位連接，且電阻<1×10^9歐姆.2、建立防靜電保護(hù)區(qū)（EPA）

①要根據(jù)實(shí)際情況確定保護(hù)區(qū)域的大小，達(dá)到控制成本與控制效果的最佳狀態(tài)。

②對(duì)于保護(hù)區(qū)域內(nèi)的所有物體都有其絕緣要求。3、絕緣體的靜電消除

①對(duì)于非導(dǎo)體，使用離子風(fēng)消電器中和靜電；

②對(duì)于易起靜電的材料使用靜電消除器；

③在靜電保護(hù)區(qū)域的絕緣體放置時(shí)應(yīng)與靜電放電敏感物體至少保持十二英寸的距離。4、防靜電包裝主要目的是防止靜電放電發(fā)生在靜電放電敏感設(shè)備上，即及時(shí)將電荷通過(guò)外表面消散。包括低帶電包裝袋、包裝材料、消電包裝材料、靜電屏蔽、導(dǎo)電性分流器等。5、電子元器件抗ESD設(shè)計(jì)技術(shù)

a、旁路釋放保護(hù)電路：其作用是將靜電電荷通過(guò)該保護(hù)電路釋放掉，避免對(duì)功能元器件的損傷。b、限壓/限流保護(hù)電路：其作用是減緩靜電的放電速度，使放電電壓/電流小一些。6、電子設(shè)備抗ESD保護(hù)基本方法

a、介質(zhì)隔離技術(shù)；b、屏蔽技術(shù)；c、電氣隔離技術(shù)；d、使用ESD泄放電路；e、外接ESD保護(hù)器件；f、合理的PCB板布局布線。7、抗ESD電磁脈沖干擾的設(shè)計(jì)規(guī)則（主要）a、減小環(huán)路電流通過(guò)感應(yīng)進(jìn)入環(huán)路，這些環(huán)路是封閉的，具有變化的磁通量，而電流的大小與環(huán)路的面積成正比，因此若要減小環(huán)路電流，需減小環(huán)路面積。b、控制電路連線長(zhǎng)度

①較長(zhǎng)的信號(hào)線可能會(huì)成為接收ESD脈沖能量的天線；②盡量將互連的器件放在相鄰位置，以減少互連的印制線長(zhǎng)度。十二、靜電放電失效靜電放電失效，即由于靜電放電引起電子元器件的失效，可分為兩種模式：1、突發(fā)性失效（10%）：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(kāi)路、短路或參數(shù)嚴(yán)重漂移。2、潛在性失效（90%）：是指靜電放電能量較低，僅在元器件內(nèi)部造成損傷，放電后器件電參數(shù)仍然合格或略有變化。（難以檢測(cè)、影響使用壽命、靜電損傷具有積累性）靜電放電失效原因：1、過(guò)電壓場(chǎng)致失效一般發(fā)生于MOS器件中。2、過(guò)