《ESD教材资料》课件

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1、浙江科丰电子有限公司刘祖明2007-31静电防护基础知识培训第一部分静电防护基础知识2静电：物体表面过剩或不足的相对静止不动的电荷。静电是一种电能，它留存于物体表面；静电是正电荷与负电荷在局部范围内失去平衡的结果。简单说静电就是静止的电荷。任何两个不同材质的物体接触后再分离，都会产生静电。静电放电（ESD）：具有不同静电电位的物体，由于直接接触或者静电感应引起物体间的静电电荷转移。这种在静电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现3象。在日常生活中，常见较明显的静电有：闪电；冬天在地垫上行走及接触把手时的触电感；在冬天穿衣时

2、所产生的噼啪声；梳头时所产生的噼啪声；握手是指尖放电。这些对我们人体没有影响，但它对电子元件及电子线路板有很大的冲击。。4l静电电压很高，但一般并不能伤害人体的性命。l但当静电流流通整个人体时，可以让人产生被电击感。56右边是国家兵器局防静电研究所在测试：用静电枪放电使火箭弹点火装置意外触发。同样的事例发生在1967年的美国佛斯特号航空母舰上，一枚挂载A4机翼下地对地攻击导弹意外点火，造成134人死亡的严重7事故。人体静电：指由于自身行动或与其它的带电物体相接触或相接近而在人体上产生并积聚的静电。人体静电的起电方式主要有：①、步行起电

3、。②、摩擦起电。③、静电感应起电。④、接触传导带电。8主要是利用电荷的同性相吸、异性相斥和静电吸附的特性，主要应用在：1.静电除尘技术2.静电复印技术3.静电涂覆技术4.静电分选技术5.静电生物效应等9右图是ESD对电子元件的损害，箭头所指处为静电放电后造成的“爪型脚”，使集成电路部分损坏。（该图放大320倍）10如果一个元件的两个针脚或更多针脚之间的电压超过元件介质的击穿强度，就会对元件造成损坏。这是MOS器件出现故障最主要的原因。氧化层越薄，则元件对静电放电的敏感性也越大。故障通常表现为元件本身对电源有一定阻值的短路现象。对于双极

4、性元件，损坏一般发生在薄氧化层隔开的已进行金属喷镀的有源半导体区域，因此会产生泄漏严重的路径。11另一种故障是由于节点的温度超过半导体硅的熔点（1415℃）时所引起的。静电放电脉冲的能量可以产生局部地方发热，因此出现这种机理的故障。即使电压低于介质的击穿电压，也会发生这种故障。一个典型的例子是，NPN型三极管发射极与基极间的击穿会使电流增益急剧降低。12器件受到静电放电的影响后，也可能不立即出现功能性的损坏。这些受到潜在损坏的元件通常被称为“跛脚”，一旦加以使用，将会对以后发生的静电放电或传导性瞬态表现出更大的敏感性。13要密切注意元

5、件在不易察觉的放电电压下发生的损坏，这一点非常重要。人体有感觉的静电放电电压在3000—5000V之间，然而，元件发生损坏时的电压仅几百伏。静电放电的危害效应是在二十世纪七十年代开始认识到的，这是由于新技术的发展导致元件对静电放电的损坏越来越敏感。静电放电造成的损失每年可达到几百万美元以上。因此，许多大型的元件和设备制造厂引进专业技术以减小生产环境中的静电积累，从而使产品合格率和可靠性提高了许多。用户根据自己的经验14也懂得了防治静电放电损害的重要性。即时失效：又称为硬击穿或突发性完全失效,它是器件的一个或多个电参数突然劣化,完全失去

6、规定功能的一种失效。延时失效：如果带电体的静电位或存贮的静电能量较低，仅能供给短暂发生的局部击穿能量，或ESD回路有限流电阻存在，一次ESD脉冲不足以引起器件发生突发性完全失效，但它会在器件内部造成轻微的损伤，使器件的性能劣化或参数指标下降，降低了器件抗静电的能力、使用可靠性与寿命，使其运行一段时间后，出现故障而不能正常工作。15典型的ESD失效机理包括：1)热二次击穿、2)金属化熔融、3)体击穿、4)介质击穿、5)气弧放电、6)表面击穿。前三者的失效机理与能量有关，而后三者的失效机理与电压有关。典型ESDs器件失效分析示例表组成部分

7、元器件类型失效机理失效标志MOS结构MOSFET、MOSIC等由于电压过高引起介质击穿短路半导体结二极管、晶体管、可控硅等能量集中，热二次击穿短路薄膜电阻混合IC、密封薄膜电阻器介质击穿或热量有关的微通道破电阻漂移坏金属化条单片或混合IC与焦耳热量有关的金属烧毁开路场效应结构石英陶瓷封装LSI或EPROM电荷注入绝缘材料性能退化压电晶体晶振、声表面波器件电压过量使机械压力造成晶体断性能退化裂16近间距电极未钝化金属、未防护半导体电弧放电使电极金属熔融或烧毁性能退化静电敏感器件：在日常操作、贮存、传递、测试过程中容易因静电放电而引起损伤

8、的器件称为静电敏感器件。常见静电敏感器件IC（集成电路）V.MOS及MOS（场效应管）Vs(可控硅）晶体管（三极管、二极管）光电耦合器晶振等17静电放电敏感度级别：是建立静电安全作业区的依据，是指电子元器件、组件和设备按