《静电防护ESD问题》PPT课件

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1、静电放电（ESD）及其防护主讲：林秀华厦门大学物理与机电工程学院内容安排0、引言1、静电的产生2、静电放电（ESD）效应物理机制3、洁净车间、机房的静电表现4、IC.MOS.FET.GaN－LED失效分析5、ESD危害与防患措施6、电子产品的静电防护7、ESD问题和思考0、引言0．1　静电的基本概念静电是一种客观的自然现象，由于电荷和电场分布而产生的；静电现象：电荷的产生和消失过程的电现象；物体结构－分子－原子；空气中含有100至500个带电离子/cm3；地球是个巨大的电场E≥130V/m，带电云层经过后100

2、00V/m；静电与日常用电的异同点。静电放电全称（ElectroStaticDischarge／ESD）；0．2　静电主要现象静电力学现象：静电引力、静电排斥力。静电感应现象：静电噪音、机器损耗、自控失灵、静电屏蔽、电路不良等。静电放电现象：雷鸣电闪、静电噪音、电子元器件、pn结击穿等。0、引言（续）1、静电的产生1．1　静电放电效应（ESD）内因分子－原子－原子核（核）－感应电子（外壳）荷电性质正电荷　　负电荷不同质材聚四氟乙烯聚乙烯聚丙烯树脂聚亚胺酯醋酸纤维硬橡胶木　材棉　花纸　张铝丝　绸铅羊　毛尼　龙头　

3、发云　母石　棉空　气表一：物体摩擦带电电序表：1、静电的产生（续一）1．2　静电放电效应（ESD）外因物体相对运动引起（摩擦、位移、接触、冲击）生产工艺:挤压、切割、搅拌、过滤、喷溅、流动生活中的行走、起立、穿脱衣服、推拉物体雷电放电（雷云间或雷云与地面物体）1、静电的产生（续二）静电来源湿度10-25%RH湿度65-90%RH行走在地毯上35000V15000V行走在胶地板上12000V250V在工作台上操作6000V100V捡起塑料胶袋20000V1200V推动发泡胶椅子18000V1500V表二：ESD的

4、来源：2、静电放电效应物理机制2．1　三种不同材料（导体、半导体、绝缘体）表三：性质比较：电阻率(Ω·cm)静电感生电荷表面导体<10电荷可自由移动，电荷易在表面重新分布等势面（有规则形状电荷均匀分布）半导体10-1－109本征半导体（不掺杂）较易受静电影响非等势面有电位差绝缘体>1010产生束缚电荷，电荷难以在表面重新分布2、静电放电效应物理机制（续一）01010310210111012101310141015带电倾向体电阻／Ω·cm图一：带电体电位VS体电阻2、静电放电效应物理机制（续二）2．2　电子、半导

5、体荷电起源半导体器件制程工艺都在表面上进行（切磨抛、清洗、氧化、光刻、蒸发、烧结、光刻、钝化、划片、测试）制备芯片；电子产品装配中：传送带、风冷热气流、毛刷刷灰尘、气枪、冲床、气压电动钻孔、锁镙丝、装包装袋、摩擦、剥商标纸等。2、静电放电效应物理机制（续三）表四：不同半导体材料物理性能差异半导体器件电阻率ρ(Ω·cm)导热系数W/cm·K散热性抗静电电压(V)硅二极、三极管IC电路10-2－102（掺杂）1.5较好600碳化硅红色LED105－106（不掺杂）4.9好1000蓝宝石绿蓝白LED衬底＞1060.4

6、9较差5002、静电放电效应物理机制（续四）2．3　雷云与闪电，全球每秒有100到300次闪电发生地球（0伏）电离层（＋400000伏）大气电流正电荷注入到电离层雷雨云3、洁净车间、机房的静电表现3．1　电子、半导体车间用具、装置的要求电子、半导体车间环境地面、墙壁、工作台、传送带等电子、半导体车间用具的要求椅子、风扇、装料盒、各种工具等电子测量、计量设备装置的要求3、洁净车间、机房的静电表现（续）3．2　电子计算机房组成：设备、磁盘、软盘、打印机、配电盘等特点：防尘、防湿、恒温、净化、防静电要求：环境清洁度越

7、高，湿度小于50%，环境（地面、工作台、凳子、机台、外围设备等）尤其容易产生ESD4、IC.MOS.FET.GaNLED失效分析4．1　失效主要起因CMOS“栅”层薄，VLIC集成化密度高、线宽窄、间距小、易静电放电；InGaN绿、蓝芯片结构是量子阱、厚度十几nm，尤其受静电放电击穿使pn结破坏，绿蓝LED失效；PCB、电子线路间距小至几十微米，尘埃大于10微米，被吸附后容易造成短路放电。4、IC.MOS.FET.GaNLED失效分析（续）器件类型ESD电压值（V）器件类型ESD电压值（V）VMOS30-180

8、0运算放大器190-2500MOSFET100-200STTL300-2500GaAsFET100-300DTL380-7000PROM100肖特基二极管300-3000CMOS250-2000双极型二极管380-7000HMOS50-500石英压电晶体<10000表五：半导体器件ESD敏感电压值<250VLEVEL1A250TO<500VLEVEL1B500TO<1000VLEVEL