ESD培训资料.doc

随着微电子工业制造技术的飞速发展，集成电路的集成度不断提高，采用0.15~0.25mm制造工艺的CMOS和GaAs（砷化镓）器件被广泛使用，其耐击穿电压下限通常只有50V~100V。有着更高集成度的超高速、高频IC器件，采用了特殊的制造工艺，如薄膜技术、浅PN结、GaAs材料、微小封装等，其对ESD、电浪涌、机械应力、热应力等更为敏感，有的VMOS器件耐压只有30V。这就给含有上述静电敏感器件产品的生产制造过程提出了更严格的静电防护要求。A、静电现象一、何为静电？静电就是物体表面过剩或不足的相对静止电荷，它是电能的一种表现形式。静电是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，是通过电子转移而形成的。这些不平衡的电荷，就产生了一个可以衡量其大小的电场，称为静电场，它能影响一定距离内的其它物体，使之感应带电，影响距离之远近与其电量的多少有关。二、静电放电(ESD)现象静电放电（ESD），就是具有不同静电势的实体之间发生电荷转移。例如：1、雷电。2、小实验：有机玻璃用丝绸或棉布摩擦后产生静电，能吸住小纸屑。3、在空气较干燥的冬天，脱下合成纤维衣服时发出劈啪声，夜间可见火花（空气击穿场强为30KV/cm）。4、穿化纤内衣容易皮肤过敏是怎么回事？换棉质内衣试试！三、静电的可利用之处与危害可利用之处：力学效应——异性相吸，同性相斥静电吸附特性已被广泛用于静电成像、复印、喷涂、植绒、除尘等实践中。静电的危害：就电子工业而言，静电放电能够改变半导体器件的电气特性，使之退化或者完全毁掉。静电放电还可能干扰电子系统的正常运行，导致器件故障或瘫痪。1、第一艘阿波罗载人宇宙飞船，由于静电放电(ESD)导致火灾和爆炸，三名宇航名全部丧生。2、日本IC生产中的不合格器件有45%是由静电造成的。3、88年美国因ESD影响损失50亿美元。4、90年代初北京某公司试生产的高档数字万用表，由于IC没注意防静电，使其产品大部分不合格。5、华为公司：①今年3月份某批含E-5射频放大器的GSM单板失效率达15%，失效形式表现为功能完全丧失，分析表明是受偶然的电浪涌烧伤，如漏电、ESD所致。②也是3月份，某批CC08ASL用户板上二极管RD5和RD6不良率达90%，经分析确定为静电损伤。6、工业领域的有关专家曾作过估计，由于静电所造成的平均产品损失大约在8~33%之间，见下表：静电平均损失报告描述最小损失最大损失估计平均损失制造商4%97%16-22%分包商3%70%9-15%承包商2%35%8-14%用户5%70%27-33%数据来源：StephenHalperin《GuidelinesforStaticControlManagement》，Eurostat，1990四、静电的特点高电位：可达数万至数十万伏，操作时常达数百和数千伏（人通常对3.5KV以下静电不易感觉到）低电量：静电流多为微安级（尖端放电例外）作用时间短：微秒级受环境影响大：特别是湿度，湿度上升则静电积累减少，静电压下降，如下表：产生方式10-25%RH65-90%RH在地毯上行走35000V1500V在乙烯瓦上行走12000V250V坐在椅子上的工人6000V100V从椅子上拿起涤纶包20000V1200V带有聚氨酯泡沫的椅子18000V1500V五、静电的度量1、静电荷单位：库仑(C)。通常我们讲到静电势，则以“伏特(V)”为单位。2、面电荷密度：σ=Q/S（σ单位：C/m2）式中：Q—电量，S—表面积3、库仑定律：Q=CV式中：Q—电量，C—电容，V—电压六、从静电学来区分材料的导电情况静电导体：≤105Wcm（体电阻）例：金属静电亚导体：106~1010Wcm防静电器材静电绝缘体：≥1011Wcm普通塑料注意：由于静电的特点（电位高，电量小），因此它与普通电工学中导体和绝缘体划分有所不同。B、静电产生的物理过程一、静电起电原理造成不平衡电子分布的原因是电子受到外力而脱离轨道，这个外力包括各种能源，如动能、位能（势能）、热能、化学能等等，它使电子获得足够能量而做功逃逸。二、静电的产生方式摩擦、接触（传导）、分离、感应、冲流、辐射、压电、温差、电解等固体、液体、粉末流体都可能产生静电三、摩擦静电序列＋（正极）:空气→人手→石棉→兔毛→玻璃→云母→人发→尼龙→羊毛→铅→