本次为期2天的ESD培训主要学习了ESD的基础，ESD的国际标准介绍以及ESD标准技术和测试要求简介。初步了解了ESD国际标准S20.20的一些标准要求和程序编制的基本要求。
一、ESD基础知识
ESD是Electro Static Discharge的简称，也即静电放电。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一个静电场。静电放电（ESD），就是两个带不同静电电位的物件相互接近到某程度或接触时，静电从一个物件突然流放到另一物件上，发生电荷转移的现象。 静电产生的来源和途径。静电的产生主要有以下几种方式：摩擦、接触（传导）、分离、感应、冲流、辐射、压电、温差、电解等常见途径。摩擦产生静电的材料序列为摩擦静电序列 ＋（正极）: 空气→人手→石棉→兔毛→玻璃→云母→人发→尼龙→羊毛→铅→丝绸→铝→纸→棉花→钢铁→木→琥珀→蜡→硬橡胶→镍、铜→黄铜、银→金、铂→硫黄→人造丝→聚
酯→赛璐珞→奥轮→聚氨酯→聚乙稀→聚丙稀→聚氯乙稀(PVC)→二氧化硅→聚四氟乙稀 : －（负极）摩擦起电的产生机理是：上述任意两种介质摩擦后前者带正电，后者带负电，且相距较远的两种介质通常比相距较近的两种介质所产生的摩擦电量大。由于摩擦材料不同，摩擦程度不同，材料表面均匀度不同，接触力，摩擦力，分离速度不同最终产生的电荷量也不同。感应起电的产生机理是：不带电的物体接近带点的物体时，由于静电场电力线的存在，而是不带电的物体在静电场的作用下，在接近带电体的一侧产生于带电体电荷异性的电荷。分离起电是相互密切结合的物体剥离时，而引起电荷分离，最终引起分离物体双方带异性电荷。而其中摩擦、接触分离、感应是最常见，而且对电子行业危害最大的静电产生途径。
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产生静电量大小的主要因素有材料种类、接触面积、材料表面均匀性、表面粗糙情况、接触分离力的大小、分离速度、环境温湿度等。
生产现场的典型静电源及来源：油漆, 腊面, 塑胶和乙烯树脂，塑料，抛光木材工作表面；油漆LED路灯外壳, 腊面，塑料，抛光木材，毛毯，砖地板地面；玻璃纤维, 塑胶, 表面处理木料等材料椅子；操作人员的普通衣物, 头发, 鞋子, 手套等；塑胶袋, 气泡包装, 海绵, 盒子等包装；塑
胶袋, 气泡包装, 海绵, 盒子，刷子等工具物品；显示器，电吹风或热吹风，复印机，打印机，电脑，喷雾清洗剂，压缩气，水等设备工具。以及人体在地板地毯上的走动，物品的取放，以及没有接地措施的人体运动等也会产生静电。
静电的危害有1、ESA模式。即静电(力)吸附灰尘，降低元件绝缘电阻。2、ESD模式。静电放电破坏，造成电子元件损坏。3、EMI模式。静电放电产生电磁场幅度很大，频谱极宽，对电子元件产生干扰。静电放电的失效机理有热二次击穿，金属喷镀烧熔，介质击穿，气体电弧放电，表面击穿，体积击穿等。
静电放电模型。1、人体模型（HBM）。 静电损伤最普遍的原因之一是通过从人体或带电材料到静电放电敏感（ESDS）器件之间的一系列有效电阻（1~1.5KΩ）发生静电电荷的直接转移。手指与ESDS器件或组件表面的简单接触就可使人体放电，可能造成器件损坏。用以模拟这类事件的模型就叫人体模型（HBM）。HBM模式是带电人体对电子元件的损害。2、机器模型（MM）。 与HBM事件类似的放电还可发自导电物体，例如金属做的工具或设备。机器模型源自日本，是试图建立一个最恶劣的HBM事件的结果。这个ESD模型包含一个200pF的电容，它向未串联阻抗的一个元件直接放电。与最恶劣的人体模型相 比，机器模型也许过于严格。然而，现实世界确实有该模型所代表的情况存在。例如，来自充电板组件或自动测试器电缆的快速放电。MM模式是带电或放电设备对电子元件的损害模型。3、带电器件模型（CDM）。 来自ESDS器件的电荷转移也是ESD事件。例如，一个器件可能在顺着送料器滑入自动装配机时被充电。如果它随后接触到插头或其它导电表面，从该器件到金属物体的快速放电就可能发生。这个事件就是带电器件模型（CDM）事件，对某些器件而言可能比HBM更具破坏性。尽管放电持续时间非常短暂（通常小于1纳秒），但电流峰值可达几十安培，甚至数百安培。CDM模式是带电器件对导体或其他器件的损害模型。
二、ESD防护设计及控制
ESD STM5.1，ESD STM5.2，ESD STM5.3从HBM,MM,CDM三种模式对ESDS器件进行了敏感度分级。通常依据人体模型按下列标准来划分器件的静电敏感度：
I 级 0～1999V
II 级 2000～3999V
III 级 4000～15999V
非静电敏感 ≥16000V
静电控制防护的基本方法
对静电的控制主要从三个原理：1、对所有导体进行接地处理。2、对所有易产生静电的绝缘物进行隔离或控制。3、进行EPA区划分，在运输和存储过程中使用ESD防护包装。具体控制项从人机、物、料、环五方面分析区别。
1、ESD控制的基本原则
做好ESD防护设计：器件选型、合理布线、设计保护电路等
消除和减少静电的产生：减少或消除静电产生的过程、维持过程和材料处于等电势等
使静电荷泻放与中和：使用静电导体、接地、电离器来泻放与中和静电
2、防静电区设计原则
划分EPA（ESD Protected Area）区域。抑制静电荷的积累和静电压的产生。如设备、仪器、工装不使用塑料、有机玻璃、普通塑料袋。
安全、迅速、有效地消除已产生的静电荷，使 用有绳防静电腕带、防静电椅、防静电周转车、防静电周转箱。 保证静电压小于100V。
3、防静电系统要素
(1)、地面
防静电地面（防静电水磨石，防静电地板）体电阻10 5 ～10 9 Ω，敷设地线网。
(2)、工位
使用防静电工作台，防静电椅。使用防静电台垫。
(3)、接地
a、防静电工作区必须有安全可靠的防静电接地装置，地电阻小于4 Ω。防静电地线不得与电源零线相接，不得与防雷地线共用，使用三相五线制供电时，其地线可以作防静电地线。
b、工作台面、地垫、坐椅和其它导静电的ESD保护设施均应通过限流电阻接入地线，腕带等应通过工作台顶面接地点与地线连接，工作台不可相互串联接地。
c、防静电工作区接地系统，包括限流电阻和连接端子应连接可靠并具有一定载流能力，限流电阻阻值选择应保证漏泄电流不超过5mA ，下限值取为1M Ω 。
(4)、温湿度
20~30℃，相对湿度30~70%。
70sec(5)、增湿
增湿器使空气潮湿，防止静电荷积累，此法不适于增湿后会产生有害影响的场地。
(6)、电离器
不能有效地泄放静电荷的场合，可采用电离器通过空气中的正负离子来防止和中和元器件和其它物体上电荷 积累，电离能力大于 250V/s 。
(7)、人体
穿防静电工作服、工作鞋，戴有绳防静电腕带、手套、指套等。
(为什么我们要禁止使用无绳防静电腕带？)
(8)、包装
静电敏感器件应采取防静电保护性包装，如防静电袋、防静电盒等。
(9)、贮存、运输
静电敏感器件必须存放在防静电容器（箱、袋）内，并用防静电运输工具（箱、车）周转。贮运中要远离静电场、电磁场或放射场，如电脑显示器顶部。
4、操作注意事项
1)尽量减少手工操作和接触ESDS件
2)让ESDS器件保持在原包装中，直到组装或使用。
3)在接触ESDS件之前接地放电
4)物理除垢将所有工作范围内的物件，包括桌面、盒子、推车、工具等进行接地，然后才开始工作
5)使用专用ESD屏蔽材料。
6)运送ESDS件时使用有足够静电保护的包装及运输工具。
7)在从包装中取出ESDS件前先触摸包装本身
8)将所有的电子器件以 ESDS 视觉检测件看待
9)在只有设置防静电保护措施的工作台处理ESDS双蛋合体件。
10)避免使 ESDS 件在任何表面上推动摩擦。
11)工作中任何时候都保持人员的接地措施（如带好腕带等）。
12)如果没有使用防静电工作服，一般衣物必须有足够的距离。
13)拿取非导体部分，而不是引脚或导体部分。
14)放置ESDS器件时引脚面向耗散物
三、ESD国际标准
在国际静电放电（ESD）协会制定的最新标准ANSI/ESD-S20.20-2007标准中提出来对静电控制方案的行政和技术要求，以及建立，实施和维护静电放电的控制方案。这个标准适用于建立对电气和电子零件，装置和设备（不包括电动）的静电保护。标准适用的领域包括：制造、处理、组装、安装、包装、标签、服务、测试、检验、运输以及其他除此之外，在处理电气，电子零件，装置和设备中，对静电损害的敏感度超过或等于人体模型的100V的情况。
标准规定ESD静电放电控制方案的程序文件要求包括控制计划、培训计划、验证计划等三个计划，以及测试方法、防静电物品识别认定、设备人员接地管理、防静电区域管理、防静电搬运标示包装规定以及删减申明等六个方面的内容。
S20.20及补充标准明确了一些主要的技术和测试标准，同时标准中讲述了测试类型、测试方法、部分测试仪器要求但并没有规定使用什么测试仪器。
常州银河电器计划部 高振禹
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