ESD(Electrostatic Discharge)是静电放电的简称。非导电体由于摩擦，加热或与其它带静电体接触而产生静电荷， 当静电荷累积到一定的电场梯度时（Gradient of Field）时， 便会发生弧光(Arc), 或产生吸力（Mechanical Attraction）. 此种因非导电体静电累积而以电弧释放出能量的现象就称为ESD。JiA大湾区工业设计网

8-1 影响物体带静电的因素JiA大湾区工业设计网

1.          材料因素JiA大湾区工业设计网

电导体 ---电荷易中和， 故不致于累积静电荷。JiA大湾区工业设计网

非电导体---电阻大，电荷不宜中和（Recombination）,故造成电荷累积.JiA大湾区工业设计网

两接触材料（非导电体）之间的相对电介常数（Dielectric Constant）越大， 越容易带静电。 JiA大湾区工业设计网

Triboelectric TableJiA大湾区工业设计网

当材料的表面电阻大于10⁹ ohms/square时， 较容易带静电.JiA大湾区工业设计网

防静电材料之表面电阻值JiA大湾区工业设计网

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2.          空气中的相对湿度越低， 物体越容易带静电：JiA大湾区工业设计网

ESD的参数特性JiA大湾区工业设计网

1.      电容JiA大湾区工业设计网

ESD的基本关系式 ： V=Q/CJiA大湾区工业设计网

Q为物体所带的静电量， 当Q固定时， 带静电物体的电容越低， 所释放的ESD电压越高。 JiA大湾区工业设计网

通常女人的电容比男人高， 一般人体的电容介于80pfd~500pfd之间. JiA大湾区工业设计网

2.      电压JiA大湾区工业设计网

ESD所释放的电压， 时造成IC组件故障的主要原因之一。 人体通常因摩擦所造成的静电放电电压介于10~15kV, 所能产生的ESD电压最高不超过35~40kV的上限。 人体所能感应的ESD电压下限为3~4kVJiA大湾区工业设计网

3.      能量JiA大湾区工业设计网

W=1/2 *CV²         典型的ESD能量约在17 milijoules, 即当C=150 pfd, V=15kV时JiA大湾区工业设计网

W=1/2 * 150 *10¹² * (15 * 10³)² =17 * 103 joules (焦耳)JiA大湾区工业设计网

4.      极性JiA大湾区工业设计网

物体所带的静电有正负之分， 当某极性促使该组件趋向Reverse Bias时， 则该组件较易被破坏.JiA大湾区工业设计网

5. RISE TIME ( t_r )JiA大湾区工业设计网

RISE TIME---ESD起始脉冲(PULSE)10%到90%ESD电流的尖峰值所须的时间.JiA大湾区工业设计网

Duration--- ESD起始脉冲50%到落下脉冲50%之间所经过的的时间JiA大湾区工业设计网

使用尖锐的工具放电， 产生的ESD Rise time最短， 而电流最大.JiA大湾区工业设计网

3.              ESD产生可分为五个阶段进行：JiA大湾区工业设计网

1.        先期电晕放电（Corona Discharge） , 产生RF辐射波.JiA大湾区工业设计网

2.        先期电场放电（Pre-discahrge E-Field）JiA大湾区工业设计网

3.        电场放电崩溃（Collapse）JiA大湾区工业设计网

4.        磁场放电(Discharge H-Field)JiA大湾区工业设计网

5.        电流释出， 并产生瞬时电压（Transient Voltage）JiA大湾区工业设计网

8-2 电子装备之ESD问题JiA大湾区工业设计网

1.        直接放电到电子组件JiA大湾区工业设计网

由电压导致的破坏JiA大湾区工业设计网

(1)        以MOS（Metal Oxide Semiconductor）DEVICE为主JiA大湾区工业设计网

(2)        当ESD电压超过氧化层（如SiO2）的Breakdown Voltage时， 即造成组件破坏.JiA大湾区工业设计网

(3)        由电场引起JiA大湾区工业设计网

  由电流导致的破坏JiA大湾区工业设计网

(1)        以BIPOLAR ( Schottky , TTL) DEVICE 为主JiA大湾区工业设计网

(2)        当ESD电流达到2~5A时， 因焦耳效应产生的高热（I²t）, 将IC JUNCTION烧坏.JiA大湾区工业设计网

(3)        由磁场引起JiA大湾区工业设计网

2.        直接放电到电子设备外壳JiA大湾区工业设计网

当带静电的人体接触电子装备的金属外壳时， 若该装备有接地， 则ESD电流会直接流至地线， 否则有可能流经电子组件再流至GROUND, 造成组件的破坏。JiA大湾区工业设计网

由于ESD电流是经由阻抗最低的路径向地传， 若是接地线的动态阻抗比箱体到地面/桌面的阻抗低， 则可能有箱体传至地面， 此时可能对电子线路造成辐射干扰.JiA大湾区工业设计网

3.        间接放电JiA大湾区工业设计网

间接放电----是指带静电体不是直接放电到所接触的设备部门， 而是放电到临近的金属件， 使ESD PILSE造成电磁场辐射影响电子组件.JiA大湾区工业设计网

8-3   ESD 防护设计（其中1，2项和机构设计无关）JiA大湾区工业设计网

1.        组件层次(Component Level)JiA大湾区工业设计网

2.        电路板层次(PCB Level)JiA大湾区工业设计网

3.        CABLING 层次——对于箱体内部的Flat Cable和Power Cable, 要注意：JiA大湾区工业设计网

1）.  避免使用过长的Cable.JiA大湾区工业设计网

2）.  为了防止感应ESD Noise, 必须避免让Cable 太靠近外壳的接缝处.JiA大湾区工业设计网

3）.  避免使cable与金属外壳内面接触， 以免当外壳承受ESD时， 对Cable造成干扰.JiA大湾区工业设计网

4）.  对Cable 做屏蔽（Shielding）处理JiA大湾区工业设计网

4.          箱体层次（Housing Level）JiA大湾区工业设计网

最应该注意的是外壳的屏蔽（Shielding）和接地(Grounding). 在Shielding方面， ESD和EMI的要求完全相同， ESD必须注意的是：JiA大湾区工业设计网

1）.  凡是可从外部接触到的金属件（如Switch），都必须与外壳相连， 不可Floating, 以避免：JiA大湾区工业设计网

a．使ESD电流流经PCB      b．因电荷饱和产生二次放电或辐射干扰。JiA大湾区工业设计网

2）.  避免使用过长的螺丝， 以免ESD对内部造成辐射干扰.JiA大湾区工业设计网

3）.  在塑料外壳的缝隙设计上， 应尽量拉长缝隙长度， 以免ESD放电或造成ESD辐射JiA大湾区工业设计网

  文  /  3d3d

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