【培訓(xùn)課件】ESD原理

靜電放電（ESD）原理靜電放電是電子產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中常見問題，對產(chǎn)品可靠性和使用壽命有重要影響。by課程目標(biāo)了解靜電放電(ESD)的基本原理和危害性。掌握ESD控制的基本方法和措施。熟悉ESD測試標(biāo)準(zhǔn)和測試方法。提高對ESD控制的重視，減少ESD造成的損失。靜電discharge(ESD)是什么?靜電放電(ESD)是一種現(xiàn)象，是指帶靜電物體之間的電荷突然釋放，導(dǎo)致電流迅速流動。這種放電通常發(fā)生在兩個電位不同的物體之間，導(dǎo)致電能突然釋放，產(chǎn)生火花、熱量或聲音。ESD可能會損壞電子元器件，導(dǎo)致設(shè)備故障，甚至引發(fā)安全事故。ESD的危害數(shù)據(jù)丟失設(shè)備故障性能下降壽命縮短安全隱患生產(chǎn)成本增加ESD的危害(續(xù))電路損壞ESD可導(dǎo)致電路元件損壞，造成設(shè)備故障甚至無法正常工作。數(shù)據(jù)丟失靜電放電會導(dǎo)致存儲介質(zhì)中的數(shù)據(jù)丟失，造成信息損失和工作效率下降。ESD的成因1摩擦起電不同材料相互摩擦?xí)r，電子會從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，導(dǎo)致物體帶電。2接觸起電當(dāng)兩種不同材料相互接觸時，電子會從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，導(dǎo)致物體帶電。3感應(yīng)起電當(dāng)帶電物體靠近不帶電物體時，不帶電物體內(nèi)部的電荷會重新分布，導(dǎo)致物體帶電。ESD產(chǎn)生的途徑摩擦當(dāng)兩種不同材料相互摩擦?xí)r，電子會從一種材料轉(zhuǎn)移到另一種材料，導(dǎo)致靜電荷的積聚。感應(yīng)當(dāng)帶電物體靠近不帶電物體時，會感應(yīng)出相反極性的靜電荷。接觸當(dāng)兩個帶電物體相互接觸時，靜電荷會從高電位物體轉(zhuǎn)移到低電位物體。ESD敏感設(shè)備集成電路靜電放電可能損壞集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致設(shè)備故障。微處理器微處理器對靜電放電非常敏感，即使微小的放電也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或損壞。存儲器靜電放電會導(dǎo)致存儲器數(shù)據(jù)丟失或損壞，從而影響設(shè)備的功能。ESD敏感設(shè)備(續(xù))集成電路集成電路對靜電非常敏感，輕微的靜電放電可能導(dǎo)致芯片損壞。半導(dǎo)體芯片半導(dǎo)體芯片是現(xiàn)代電子設(shè)備的核心，ESD會影響芯片的性能和壽命。ESD測試標(biāo)準(zhǔn)1IEC61340-5-1靜電放電敏感電子元件測試標(biāo)準(zhǔn)2ANSI/ESDS20.20電子元件靜電放電敏感性測試標(biāo)準(zhǔn)3MIL-STD-883軍用電子元件靜電放電敏感性測試標(biāo)準(zhǔn)ESD測試標(biāo)準(zhǔn)(續(xù))測試標(biāo)準(zhǔn)描述IEC61340-5-1靜電放電防護測試方法ANSI/ESDSTM1靜電敏感器件的測試方法MIL-STD-1686軍用電子設(shè)備的靜電放電防護標(biāo)準(zhǔn)ISO10211靜電放電敏感器件的測試方法靜電的基本概念靜電荷靜電荷是指物體表面積累的電荷，由于電荷不平衡而產(chǎn)生。電勢電勢是指物體表面積累的靜電荷的能量，單位為伏特(V)。電場電場是指帶電體周圍的空間，存在著靜電力。靜電放電靜電放電是指帶電物體與另一個物體或接地體之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移的過程。靜電的基本概念(續(xù))電荷靜電是由于電荷的積累而產(chǎn)生的。原子原子包含帶正電的質(zhì)子和帶負電的電子。靜電荷當(dāng)物體失去或獲得電子時，就會產(chǎn)生靜電荷。靜電荷的產(chǎn)生1摩擦起電不同材料接觸后分離，電子轉(zhuǎn)移2接觸起電兩種不同電位物體接觸，電荷轉(zhuǎn)移3感應(yīng)起電帶電體靠近導(dǎo)體，電荷重新分布靜電荷的積聚1摩擦起電不同的材料相互摩擦?xí)r，會發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致一個物體帶正電，另一個物體帶負電。2感應(yīng)起電當(dāng)帶電物體靠近導(dǎo)體時，導(dǎo)體內(nèi)部的電荷會重新分布，導(dǎo)致導(dǎo)體表面積聚靜電。3接觸起電當(dāng)兩個不同材料的物體接觸時，電子會從電負性高的物體轉(zhuǎn)移到電負性低的物體，導(dǎo)致靜電荷積聚。靜電荷的積聚(續(xù))1摩擦起電不同材料接觸后分離，電子轉(zhuǎn)移導(dǎo)致電荷積累。2感應(yīng)起電帶電物體靠近導(dǎo)體，使導(dǎo)體表面產(chǎn)生異性電荷分布。3電荷注入靜電場作用下，電子或離子注入絕緣體內(nèi)部，形成電荷積聚。靜電荷的轉(zhuǎn)移1接觸轉(zhuǎn)移當(dāng)兩個不同材料的物體接觸時，電子會從電負性較高的物體轉(zhuǎn)移到電負性較低的物體，從而形成靜電荷。2感應(yīng)轉(zhuǎn)移當(dāng)帶電物體靠近導(dǎo)體時，導(dǎo)體上的自由電子會受到帶電物體的吸引或排斥，從而形成靜電荷。3摩擦轉(zhuǎn)移當(dāng)兩個物體相互摩擦?xí)r，會產(chǎn)生大量的靜電荷，這些靜電荷會通過摩擦力的作用轉(zhuǎn)移到另一個物體。靜電放電過程電荷積聚當(dāng)物體表面積聚過量的靜電荷時，就會形成電場。電場強度增加當(dāng)電場強度達到一定程度時，就會發(fā)生放電現(xiàn)象。放電路徑放電路徑通常是沿著電場強度最高的路線進行的，例如空氣中的離子化。電荷釋放放電過程會釋放能量，造成電擊、損壞電子設(shè)備或引發(fā)火災(zāi)。靜電放電過程(續(xù))1電場形成當(dāng)帶電物體靠近接地物體時，會在物體之間形成電場。2空氣擊穿電場強度達到一定程度時，會使空氣發(fā)生電離，形成導(dǎo)電通道。3電流產(chǎn)生靜電荷通過導(dǎo)電通道快速釋放，產(chǎn)生短暫的電流，即靜電放電。ESD控制的重要性設(shè)備損壞ESD可能會損壞敏感電子元器件，導(dǎo)致設(shè)備故障或無法正常工作。生產(chǎn)效率降低ESD會導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，造成生產(chǎn)成本增加，降低生產(chǎn)效率。安全隱患ESD可能會引發(fā)火災(zāi)或爆炸，對人員安全構(gòu)成威脅。ESD控制的基本原則1消除靜電通過接地和靜電消除器等措施降低靜電荷的積聚。2控制靜電使用防靜電材料、設(shè)備和工作場所，防止靜電荷的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移。3屏蔽靜電使用屏蔽材料或裝置，阻擋靜電荷的傳播。人體靜電釋放防護接地腕帶接地腕帶可以將人體積聚的靜電荷釋放到地面，有效防止靜電放電對敏感設(shè)備造成損害。防靜電墊防靜電墊可以為操作人員提供一個安全的接地環(huán)境，防止靜電荷積聚和放電。防靜電服防靜電服可以減少人體表面靜電荷的積聚，降低靜電放電的風(fēng)險。環(huán)境靜電釋放防護地板使用抗靜電地板或?qū)щ姷匕?，可以有效降低地面靜電積聚。工作臺工作臺面應(yīng)使用防靜電材料，并定期清潔，防止灰塵積累。離子風(fēng)機離子風(fēng)機可消除工作區(qū)域的靜電，使空氣中電荷中和。設(shè)備靜電釋放防護1接地將設(shè)備連接到接地系統(tǒng)，以防止靜電荷積聚。2防靜電材料使用防靜電材料制造或覆蓋設(shè)備，減少靜電荷的產(chǎn)生。3離子風(fēng)機使用離子風(fēng)機中和設(shè)備周圍的靜電荷。工作環(huán)境靜電釋放防護接地確保所有導(dǎo)電表面都接地，例如工作臺、地板和設(shè)備。抗靜電地板使用抗靜電地板，可以有效降低靜電積累，防止靜電放電。濕度控制保持工作環(huán)境的相對濕度在40%至60%之間，可以有效降低靜電積累。產(chǎn)品使用靜電釋放防護在使用電子產(chǎn)品時，要避免在干燥的環(huán)境中產(chǎn)生靜電，例如使用防靜電手環(huán)或防靜電工作服。使用防靜電包裝材料，例如防靜電袋或防靜電泡沫，可以有效地保護電子產(chǎn)品免受靜電的傷害。避免接觸電子產(chǎn)品的敏感部位，例如芯片或連接器，這些部位更容易受到靜電的傷害。靜電釋放測試分類按測試目的分類敏感度測試防護效果測試靜電釋放模式測試按測試方法分類人體模型放電測試機器放電測試靜電場測試靜電釋放測試方法1人體模型放電測試模擬人體靜電釋放過程，測試設(shè)備的抗靜電性能2靜電感應(yīng)測試測量設(shè)備受到靜電感應(yīng)后的電荷量，評估設(shè)備的靜電敏感度3靜電場強度測試測量工作環(huán)境中的靜電場強度，評估環(huán)境的靜電安全靜電釋放測試方法(續(xù))模擬人體模型測試使用人體模型模擬人體靜電放電，測量目標(biāo)設(shè)備的承受能力。通過模擬人體靜電放電，評估設(shè)備的抗靜電能力，了解設(shè)備是否能夠承受人體的靜電放電。靜電放電槍測試使用靜電放電槍模擬靜電放電，測試目標(biāo)設(shè)備的抗靜電能力。通過模擬靜電放電，評估設(shè)備的抗靜電能力，了解設(shè)備是否能夠承受靜電放電槍的靜電放電。靜電放電電壓測試測試目標(biāo)設(shè)備的承受靜電放電電壓，評估設(shè)備的抗靜電能力。通過測試設(shè)備的承受靜電放電電壓，了解設(shè)備是否能夠承受特定的靜電放電電壓。靜電釋放測試結(jié)果分析1通過率測試樣本中，符合標(biāo)準(zhǔn)的比例。2失效模式測試中出現(xiàn)的失效類型，比如數(shù)據(jù)錯誤、器件損壞。3敏感度