《ESD基本認識》課件2

ESD基本認識靜電放電(ESD)是靜電荷突然釋放的過程。當(dāng)物體積累靜電荷時，這些電荷在合適條件下會快速釋放到另一個物體或?qū)w，產(chǎn)生靜電放電。ESD的定義靜電放電ESD是指靜電荷在短時間內(nèi)突然釋放的過程，通常會產(chǎn)生電火花或電磁脈沖。電子設(shè)備危害ESD會對電子設(shè)備造成損壞，例如損壞芯片、燒毀電路板、數(shù)據(jù)丟失等。安全隱患ESD還可能導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等安全事故，尤其是在易燃易爆環(huán)境中。ESD的歷史及發(fā)展1早期ESD現(xiàn)象在早期并未引起廣泛關(guān)注，但隨著電子元件的精細化，其對電子設(shè)備的潛在危害逐漸顯現(xiàn)。220世紀中期隨著集成電路的出現(xiàn)，ESD的危害性日益突出，人們開始認識到ESD的危害，并開展相關(guān)研究。320世紀后期隨著電子設(shè)備的復(fù)雜性和小型化，ESD問題變得更加嚴峻，促使了ESD控制技術(shù)的發(fā)展和標準的制定。421世紀隨著納米技術(shù)的應(yīng)用，ESD問題變得更加突出，對ESD管控提出了更高的要求，近年來ESD技術(shù)不斷發(fā)展，各種新技術(shù)和新方法不斷涌現(xiàn)。ESD的形成機理靜電的產(chǎn)生通常是因為摩擦，當(dāng)兩種不同材料相互摩擦?xí)r，電子會從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，從而導(dǎo)致一個物體帶正電，另一個物體帶負電。靜電荷會在物體表面積累，直到它們克服了介質(zhì)的絕緣能力，從而形成靜電放電。靜電放電通常發(fā)生在兩個帶相反電荷的物體之間，或者在帶電物體與接地物體之間。ESD是由于電荷積累導(dǎo)致的突然放電，釋放的能量會造成電子元件損壞或其他危害。ESD的類型靜電放電靜電放電是靜電積聚在物體表面后，突然釋放到另一個物體或接地的過程。電暈放電電暈放電是指在高壓電場作用下，氣體分子發(fā)生電離形成電暈放電現(xiàn)象，也屬于靜電放電的一種。ESD電荷的形成靜電荷的形成主要由摩擦起電效應(yīng)、接觸起電效應(yīng)和感應(yīng)起電效應(yīng)三種方式產(chǎn)生。摩擦起電是指兩種不同物質(zhì)相互摩擦?xí)r，由于原子核對電子的束縛能力不同，電子會從束縛能力較弱的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到束縛能力較強的物質(zhì)，導(dǎo)致物質(zhì)帶電。接觸起電是指兩種不同物質(zhì)相互接觸時，由于表面功函數(shù)的差異，電子會從功函數(shù)較低的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到功函數(shù)較高的物質(zhì)，導(dǎo)致物質(zhì)帶電。感應(yīng)起電是指當(dāng)帶電物體靠近導(dǎo)體時，導(dǎo)體中的自由電子會受到靜電力的作用而移動，導(dǎo)致導(dǎo)體表面產(chǎn)生電荷積累。ESD電荷的傳播1感應(yīng)帶電體靠近導(dǎo)體，使導(dǎo)體內(nèi)部自由電荷發(fā)生移動，產(chǎn)生感應(yīng)電荷。2接觸帶電體與導(dǎo)體接觸，電荷通過接觸點轉(zhuǎn)移到導(dǎo)體上。3電暈放電高壓電場下，空氣發(fā)生電離，產(chǎn)生等離子體，使電荷傳遞到周圍物體。靜電電荷可以通過多種方式傳播，包括感應(yīng)、接觸和電暈放電。感應(yīng)是指帶電體靠近導(dǎo)體，使導(dǎo)體內(nèi)部自由電荷發(fā)生移動，產(chǎn)生感應(yīng)電荷。接觸是指帶電體與導(dǎo)體接觸，電荷通過接觸點轉(zhuǎn)移到導(dǎo)體上。電暈放電是指高壓電場下，空氣發(fā)生電離，產(chǎn)生等離子體，使電荷傳遞到周圍物體。ESD電荷的散逸1導(dǎo)電通過導(dǎo)體將靜電電荷導(dǎo)入大地2泄漏電荷通過絕緣體表面泄漏至周圍環(huán)境3中和靜電電荷與空氣中的離子結(jié)合，實現(xiàn)中和靜電電荷的散逸是指靜電電荷從物體表面消失的過程。散逸方式主要包括導(dǎo)電、泄漏和中和三種。ESD危害的表現(xiàn)元器件損壞靜電放電會造成器件的物理損傷，導(dǎo)致其功能失效。電路板故障靜電放電可能會導(dǎo)致電路板上的元器件被燒毀，導(dǎo)致電路板無法正常工作。設(shè)備故障靜電放電會造成電子設(shè)備的性能下降，甚至導(dǎo)致設(shè)備無法正常運行。安全隱患靜電放電可能會引起火災(zāi)或爆炸，造成人身傷害。ESD危害的危害效應(yīng)靜電放電電子元件損壞電路板故障數(shù)據(jù)丟失設(shè)備誤操作安全隱患ESD對電子產(chǎn)品的危害元件損壞靜電放電會損壞電子元件，例如芯片、電阻和電容，導(dǎo)致電子設(shè)備無法正常工作。電路板燒毀高壓靜電放電可導(dǎo)致電路板短路，甚至燒毀，從而造成電子設(shè)備損壞。數(shù)據(jù)丟失靜電放電可導(dǎo)致數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)丟失，例如硬盤、內(nèi)存和閃存。性能下降靜電放電可導(dǎo)致電子設(shè)備性能下降，例如速度變慢、圖像質(zhì)量降低或電池壽命縮短。ESD管控的重要性11.降低生產(chǎn)成本靜電放電會損壞電子元器件，導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，增加生產(chǎn)成本。22.提高產(chǎn)品質(zhì)量ESD防護可以有效降低靜電放電對產(chǎn)品造成的損壞，提高產(chǎn)品可靠性。33.提升企業(yè)競爭力ESD管控體現(xiàn)企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)工藝的重視，提高企業(yè)信譽和競爭力。44.保障員工健康靜電放電會對人體造成傷害，ESD管控有利于保障員工安全。ESD管控的基本原理11.靜電消除通過各種方法消除物體表面的靜電積累，如接地、離子風(fēng)、靜電刷等。22.靜電屏蔽使用導(dǎo)電材料或抗靜電材料將敏感器件屏蔽起來，防止靜電場的影響。33.靜電控制區(qū)域劃分靜電控制區(qū)域，控制人員和物料的進出，避免靜電的產(chǎn)生和積累。44.防靜電產(chǎn)品使用防靜電包裝材料、服裝、手環(huán)、地板等，降低靜電的危害。人體靜電的產(chǎn)生摩擦起電當(dāng)兩個不同材料的物體相互摩擦?xí)r，電子會從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，從而導(dǎo)致靜電的產(chǎn)生。接觸起電當(dāng)兩個不同材料的物體相互接觸時，電子會從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，從而導(dǎo)致靜電的產(chǎn)生。感應(yīng)起電當(dāng)一個帶電物體靠近一個不帶電物體時，會引起不帶電物體中的電子重新分布，從而導(dǎo)致靜電的產(chǎn)生。人體靜電的傳導(dǎo)路徑人體與物體接觸當(dāng)人體與靜電荷累積的物體接觸時，靜電荷會通過接觸點快速傳導(dǎo)至人體，導(dǎo)致人體帶電。人體與靜電場接觸當(dāng)人體處于高電場強度環(huán)境中時，電場會使人體表面產(chǎn)生靜電荷積累，形成靜電放電路徑。人體與導(dǎo)體接觸當(dāng)人體與接地的導(dǎo)體接觸時，靜電荷會通過導(dǎo)體傳導(dǎo)至大地，從而消除人體上的靜電荷。人體與絕緣體接觸當(dāng)人體與絕緣體接觸時，靜電荷無法通過絕緣體傳導(dǎo)至大地，可能會在人體和絕緣體之間形成靜電放電。人體靜電的消除1接地將人體與大地連接，消除靜電積聚。2使用防靜電腕帶連接人體和接地，防止靜電積累。3使用靜電消除器利用電離空氣消除靜電。4提高環(huán)境濕度增加空氣濕度，降低靜電積聚。工作環(huán)境靜電的產(chǎn)生1摩擦起電不同的材料摩擦，會產(chǎn)生靜電，例如，行走在地毯上或使用毛刷清潔表面。2感應(yīng)起電當(dāng)帶電物體靠近導(dǎo)體時，導(dǎo)體會感應(yīng)出異種電荷，從而產(chǎn)生靜電，例如，靠近帶電設(shè)備。3電暈放電在高壓電場下，空氣分子會發(fā)生電離，產(chǎn)生靜電，例如，在高壓設(shè)備附近。工作環(huán)境靜電的消除工作環(huán)境的靜電會影響電子產(chǎn)品的生產(chǎn)，因此需要采取措施消除靜電。常用的消除靜電方法包括：1接地將靜電接地，通過導(dǎo)線將靜電傳導(dǎo)到地面。2離子風(fēng)機使用離子風(fēng)機產(chǎn)生靜電，中和工作環(huán)境中的靜電。3防靜電材料使用防靜電材料，防止靜電的積累。4靜電消除器使用靜電消除器，消除工作環(huán)境中的靜電。需要注意的是，選擇合適的消除靜電方法，并定期檢查和維護，才能有效地消除工作環(huán)境中的靜電。電子設(shè)備靜電的防護接地保護將設(shè)備外殼接地可以有效降低設(shè)備表面靜電積累。靜電防護材料使用抗靜電材料可以有效降低靜電積累和放電。個人防護佩戴防靜電手環(huán)和鞋可以有效降低人體靜電。電子設(shè)備靜電的監(jiān)測靜電電壓監(jiān)測使用靜電電壓計或靜電場儀，測量電子設(shè)備表面、內(nèi)部或周圍環(huán)境的靜電電壓。靜電泄漏電流監(jiān)測測量電子設(shè)備表面或內(nèi)部的靜電泄漏電流，評估靜電電荷的泄漏速度。靜電敏感度測試模擬靜電放電事件，測試電子設(shè)備的抗靜電能力，評估設(shè)備的敏感度。實時監(jiān)測系統(tǒng)利用傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對電子設(shè)備的靜電狀態(tài)進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)潛在的靜電風(fēng)險。ESD防護產(chǎn)品的應(yīng)用靜電屏蔽靜電屏蔽是防止靜電荷積聚或泄漏的重要措施。靜電屏蔽可以采用導(dǎo)電材料或金屬網(wǎng)格，將敏感元件隔離。接地接地是消除靜電荷的重要手段。將靜電荷導(dǎo)入到大地中，防止電荷累積到危險水平。儀器設(shè)備的靜電防護設(shè)備接地確保設(shè)備與大地之間具有良好的連接路徑，防止靜電積累。防靜電工作臺使用防靜電工作臺，有效防止靜電荷的積累和傳播。屏蔽使用屏蔽罩或屏蔽材料，減少設(shè)備周圍的電場。離子風(fēng)機使用離子風(fēng)機中和靜電荷，防止設(shè)備受到靜電損傷。材料的靜電防護導(dǎo)電材料導(dǎo)電材料可以幫助消除靜電，通常用于電子設(shè)備的外部包裝或工作臺面?？轨o電材料抗靜電材料可以降低材料表面電荷積累，常見于生產(chǎn)過程中使用的服裝或工作臺墊。靜電屏蔽靜電屏蔽通過金屬外殼或網(wǎng)格來阻擋靜電場的侵入，保護敏感電子元件。靜電消除器靜電消除器通過釋放離子來中和靜電，常用于生產(chǎn)線或工作臺，用于消除靜電。人員的靜電防護11.防靜電工作服防靜電工作服由抗靜電材料制成，能夠有效地將人體產(chǎn)生的靜電荷導(dǎo)入大地，防止靜電積累。22.防靜電鞋防靜電鞋的鞋底和鞋跟采用導(dǎo)電材料，能夠?qū)⑷梭w產(chǎn)生的靜電荷傳導(dǎo)至地面，避免靜電放電。33.防靜電手環(huán)防靜電手環(huán)通常由導(dǎo)電材料制成，連接著接地線，可以有效地將人體產(chǎn)生的靜電荷傳導(dǎo)至地面。44.防靜電腕帶防靜電腕帶通常由導(dǎo)電材料制成，連接著接地線，可以有效地將人體產(chǎn)生的靜電荷傳導(dǎo)至地面。ESD管控計劃的制定1需求分析確定ESD管控的目標和范圍。2風(fēng)險評估評估ESD風(fēng)險，識別關(guān)鍵區(qū)域。3措施制定制定具體的ESD防范措施。4資源配置分配必要的資源和人員。ESD管控計劃制定要以風(fēng)險評估為基礎(chǔ)。根據(jù)評估結(jié)果，制定具體的措施，包括人員、設(shè)備、環(huán)境和材料的防護。制定計劃需要考慮成本效益，確保管控措施的有效性和可行性。ESD管控計劃的實施1培訓(xùn)與宣導(dǎo)對員工進行ESD相關(guān)知識的培訓(xùn)，提高員工的靜電防范意識，確保所有人員了解和遵守ESD管控規(guī)范。2設(shè)備設(shè)施管理定期維護和保養(yǎng)ESD防護設(shè)備，定期檢查工作環(huán)境的靜電情況，確保ESD防護設(shè)備的有效性，并及時排除靜電隱患。3記錄與評估建立ESD管控計劃實施的記錄，定期對ESD管控的效果進行評估，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行改進，不斷完善ESD管控體系。ESD管控計劃的評估定期評估ESD管控計劃至關(guān)重要，確保其有效性并及時調(diào)整。1評估目標評估ESD管控計劃是否達到預(yù)期目標。2評估指標制定量化指標，例如ESD事件發(fā)生率、產(chǎn)品合格率等。3評估方法采用數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)場觀察、問卷調(diào)查等方法。4評估結(jié)果分析評估結(jié)果，找出問題，提出改進措施。5持續(xù)改進根據(jù)評估結(jié)果，優(yōu)化ESD管控計劃。評估結(jié)果將作為改進ESD管控計劃的依據(jù)，持續(xù)提升ESD管控水平。國內(nèi)外ESD標準國際標準國際上，IEC（國際電工委員會）制定了系列ESD標準。這些標準涵蓋靜電防護的各個方面，包括測試方法、防護要求、測試設(shè)備和產(chǎn)品標準等。IEC標準對ESD防護起著重要作用，推動著全球范圍內(nèi)ESD防護技術(shù)的發(fā)展。國內(nèi)標準中國也制定了一系列ESD標準，例如GB/T2423.4-2001（IEC61340-4-1:1997）、GB/T2423.5-2001（IEC61340-5-1:1997）等，這些標準參考了IEC標準，并結(jié)合中國實際情況進行了一些調(diào)整，為中國ESD防護工作提供了依據(jù)。ESD測試方法及標準器件測試評估電子元件的靜電敏感度，確定其承受靜電放電的能力。人體模型測試模擬人體靜電放電，測試電子設(shè)備對靜電放電的抗擾度。設(shè)備測試評估電子設(shè)備的靜電防護效果，確保其在靜電環(huán)境中正常工作。標準規(guī)范參考相關(guān)標準進行測試，保