静电防护ESD问题幻灯演示03.ppt

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10000V/m ； 静电与日常用电的异同点。 静电放电全称（ElectroStatic Discharge／ESD） ； 0、引言（续） 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。 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 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） 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： 2、静电放电效应物理机制（续一） 2、静电放电效应物理机制（续二） 2．2　电子、半导体荷电起源 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） 2、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 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 ESD 4、IC. MOS.FET.GaN LED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.GaN LED失效分析（续） 4、IC. MOS.FET.GaN LED失效分析（续） 4．2　ESD 放电模式 自然界放电模式 电子从一块云跑到另外一块云上，从天空到地面即放电 人体放电模式（HBM） 人体走动累积静电与器件、PCB接触在极短时间内放电 机器放电模式（MM） 自动化、机械化设备长期使用，积累电荷，便产生ESD 元件充电模式（CDM） 半导体元器件碰到接地表面，芯片上静电荷接触瞬间放电 电场感应模式（FIM） 器件触于外电场环境，感应电荷类类追认CDM模式放电 4、IC. MOS.FET.GaN LED失效分析（续） 4．2　ESD 放电表现形式 静电放电（ESD）引起器件失效 Ⅰ电压式击穿　（串联式元器件与 LED） 引起器件或 PN 结短路 Ⅱ功率式击穿　（并联式元器件与 LED） 器件或 PN 结烧断 5、 ESD 危害与防患措施 5．1　ESD 放电危害表现 静电库仑力作用 静电放电 毁坏损伤元器件、向周围发射电磁波、电击人体（带电体电压超过 3KV 时，有电击感觉；超过 6KV 时，人有强烈的痛感） ESD 造成辐射电磁场、突波噪音 感应带电 若感应物体是导体时，会引起火花放电 5、 ESD 危害与防患措施（续一） 5、 ESD 危害与防患措施（续二） 5、 ESD 危害与防患措施（续三） 5．2　操作者防患规范 生产线上尽量减少接触（ESD）敏感器件的次数与人数； 限制车间人员不必要的走动、搬椅子、移木板、纸箱； 包装少用绝缘袋，必须用抗 ESD 特殊材料包装袋、盒、箱、盘等； 装配 IC、ESD 敏感器件应戴抗静电手套、手环； 必须用手接触器件时