电子工业静电与电路EOS/EMI防护技术

随着我国电子信息产业的迅猛发展、特别是智能化、生物信息化、云计算等发展促进了微电子快速发展，与此同时ESD/EOS/EMI(静电放电/电流与电压过载/电磁干扰)问题对微电子产品质量的不良影响也在日益显著。为了预防ESD/EOS/EMI对微电子产品不良影响与危害，促进微电子产品质量提高，应广大电子生产、科研、防静电装备(产品)生产企业科研人员和广大职工的要求，作者编著了【电子工业静电与电路EOS/EMI防护技术】一书。本书详细介绍了电子工业静电防护原理、静电放电模型与静电敏感器件的分级、电子电路EOS/EMI应对方案、防静电工作区构成的基本要求、防静电装备(产品)技术参数与使用注意事项、防静电工艺与质量管理等方面内容，并介绍了国际电工委员会标准IEC 61340、美国标准ANSI/ESD S20.20近年技术发展情况。

第1章 静电产生及对电子产品的损害 1
1.1 静电产生与电子产品生产、存储环境中的静电源 1
1.1.1 静电的产生 1
1.1.2 影响静电起电的因素 4
1.1.3 电子产品生产、使用环境中可能造成静电损害的静电源 6
1.2 静电对电子产品造成的损害 11
1.2.1 静电吸附尘埃对微电子生产的不良影响 11
1.2.2 静电放电及对微电子的损害 12
1.2.3 静电放电产生的电磁干扰和静电噪音 12
1.2.4 静电放电导致微电子失效模式 13
1.2.5 静电放电导致微电子损害机理 14
1.2.6 静电放电导致微电子损害的概率 18
1.2.7 静电放电导致微电子损害的现象 19
1.2.8 微电子容易发生静电损害的部位 20
1.3 静电敏感元器件（SSD或ESDS器件）及分级 20
1.3.1 人体放电模型（HBM）及对静电敏感元器件分级 21
1.3.2 器件带电放电模型（CDM）及对静电敏感元器件分级 24
1.3.3 设备放电模型（MM）及对静电敏感元器件分级 27
1.3.4 传输线脉冲模型 29
1.3.5 人体对设备放电模型（BMM） 30
1.3.6 静电放电模拟器简介 33
1.3.7 静电放电实验注意事项 35
第2章 电子工业静电防护原理 37
2.1 静电耗散、泄漏、等电位接地 37
2.1.1 静电耗散、泄漏、等电位接地一般要求 37
2.1.2 耗散与接地的特殊情况 39
2.1.3 防静电材料（装备）使用中的安全问题 39
2.2 静电中和 40
2.2.1 静电中和原理 40
2.2.2 采取静电中和措施时的注意事项 41
2.3 静电屏蔽与接地 42
2.4 环境增湿 43
2.5 电子产品ESD的防护设计 44
2.6 防静电材料划分及其使用 44
2.6.1 防静电材料划分 44
2.6.2 防静电材料性能探讨与分析 45
2.6.3 防静电材料在实际使用中的区别 46
第3章 防静电工作区（EPA）构建要求 47
3.1 防静电工作区（EPA）构建技术要求 47
3.1.1 防静电工作区构建基本技术要求 47
3.1.2 防静电工作区各项要求 48
3.2 国内外标准有关防静电工作区的技术要求 56
3.2.1 国内标准有关防静电工作区的技术要求 56
3.2.2 国际电工委员会标准有关防静电工作区的技术要求 57
3.2.3 美国ANSI/ESD S20.20标准有关防静电工作区的技术要求 58
3.3 电子洁净厂房有关防静电与洁净度要求 60
3.4 构建防静电工作区时常见的一些问题 72
第4章 静电防护技术与静电检测原理 74
4.1 EPA内常见的几种接地及检测 75
4.1.1 常用接地名词术语 75
4.1.2 EPA内的几种接地 75
4.1.3 EPA内的防静电接地与其他接地关系 79
4.1.4 防静电接地测量及计算 83
4.1.5 单独简易防静电接地埋设 88
4.1.6 接地电阻测量方法的探讨 90
4.2 EPA内的静电场、静电电位及其测量 91
4.2.1 静电荷、静电电位、电场强度 92
4.2.2 静电电压、电场强度测量原理 94
4.2.3 影响静电电压和电场测试精度的诸多因素 98
4.2.4 测量离子化静电消除器残余电压原理 99
4.2.5 接触式静电电压表与非接触式静电电压表的校准 100
4.2.6 非接触式静电电压表使用方面的注意事项 101
4.2.7 几种静电电压表简介 102
4.3 EPA防静电（装备）用品电阻的测量与电阻率计算 103
4.3.1 电阻、电导率和电阻率的定义 103
4.3.2 固体材料、物品电阻测试原理 104
4.3.3 固体材料、物品电阻和电阻率参数的测试与计算 105
4.3.4 粉体材料体积电阻、电阻率测试与计算 107
4.3.5 绝缘液体电导率测试 108
4.3.6 测试各类电阻参数所用电极 108
4.3.7 测试电阻参数所用电压规定 110
4.3.8 影响电阻参数准确度的因素 111
4.3.9 中、外标准有关电阻参数测试方法的差异 113
4.3.10 常用的几种电阻测试仪 113
4.4 离子化消除静电技术与静电衰减测试原理 114
4.4.1 非电离辐射离子化消除静电原理 114
4.4.2 电离辐射离子化消除静电技术原理 118
4.4.3 影响离子化消除静电效果因素 120
4.4.4 离子化消除静电效果的测试和测试仪器原理 122
4.4.5 静电衰减期测试原理 123
4.4.6 国内外有关离子化消除静电技术与测试标准差异 125
4.4.7 几种静电衰减测试仪 127
4.5 静电放电屏蔽耦合能量、耦合电压及测试 127
4.5.1 对有源静电源的静电屏蔽及效果评估 128
4.5.2 防静电柔性屏蔽包装及静电放电屏蔽效果评估 129
4.5.3 静电放电耦合参数指标与测试条件 131
4.5.4 影响包装静电放电屏蔽效果的因素 133
4.5.5 中、外有关静电耦合能量、电压测试标准的差异性 133
4.5.6 静电放电屏蔽测试仪器 133
4.6 接触摩擦分离起电及带电量测试 134
4.6.1 接触摩擦分离起电方法与测试标准 134
4.6.2 物体带电量及测试 137
4.6.3 物体带电荷量测试所用仪器 141
4.7 EPA防静电系统的防静电性能检验 141
4.7.1 影响检验结果的几个重要因素 141
4.7.2 防静电地坪和墙壁检验 142
4.7.3 工作台检验 144
4.7.4 工作服检验 144
4.7.5 工作鞋、袜子、脚束检验 146
4.7.6 手套、指套检验 147
4.7.7 腕带检验 147
4.7.8 手持工具检验 148
4.7.9 运转车（包括其他移动装备）检验 149
4.7.10 座椅检验 149
4.7.11 传输带检验 150
4.7.12 防静电包装、周转箱、片状结构材料检验 150
4.7.13 防静电存放柜、架子检验 151
4.7.14 防静电腊、剂检验 151
4.7.15 焊接设备、电烙铁、电动工具检验 151
4.7.16 离子静电消除器残余电压、静电衰减时间检验 152
4.7.17 进入EPA区域人员行走电压检验 154
4.7.18 导电绳线电阻测试 154
4.7.19 带有曲面或不规则表面物品表面电阻测试 155
4.7.20 导电粉、金属氧化物等粉体电阻测试 155
第5章 电路EMI、EOS防护与静电敏感元器件ESD、EOS的防护设计 156
5.1 微电子、电子电路的EMI、EOS问题 156
5.1.1 EMI、EOS涉及范围 156
5.1.2 EMI防护技术的主要内容 157
5.1.3 EOS防护技术的内容 157
5.2 EMI、EOS对电子系统设备的干扰与微电子元器件的损害 157
5.2.1 EMI对电子系统、微电子产生干扰和损害 157
5.2.2 EOS对微电子的损害 158
5.3 ESD、EOS失效分析技术 158
5.3.1 失效分析基本技术 158
5.3.2 现代失效分析技术 159
5.4 EOS对电子系统、微电子元器件损害的防护 160
5.4.1 电气设备漏电及微电子电路过载的防护 160
5.4.2 电气系统、设备产生漏电原因及部位 161
5.4.3 漏电源的修复 161
5.5 电子系统EMI的防护与抑制 161
5.5.1 电感性负载的瞬态浪涌抑制 161
5.5.2 电源电路的干扰抑制 164
5.5.3 电路合理布局减小EMI影响 167
5.5.4 电子系统接地EMI的抑制 169
5.6 金属件接地的搭接 175
5.6.1 搭接的类型 175
5.6.2 搭接技术原则 175
5.7 SSD产品的ESD、EOS防护设计 176
5.7.1 SSD器件静电敏感度与其设计结构的关系 176
5.7.2 常用的静电放电保护器件 176
5.7.3 SSD器件防静电保护网络设计时需注意的问题 177
5.7.4 采用SSD的混合集成电路的保护电路设计注意事项 178
5.7.5 SSD组件保护电路设计的注意事项 179
5.7.6 电子SSD产品的防ESD、EOS增强设计 179
5.7.7 常用的几种保护电路 180
5.7.8 HCMOS（高速CMOS）输入端的保护结构 182
5.8 导线、电缆传输线EMI、ESD耦合抑制 182
5.8.1 双股绞合线 182
5.8.2 屏蔽线 183
5.8.3 配线方法 185
第6章 防静电工艺与质量管理 188
6.1 防静电工艺选择与要求 188
6.1.1 SSD产品生产、组装环境的工艺要求 188
6.1.2 存储环境的工艺要求 189
6.1.3 特殊生产工序的工艺要求 190
6.2 各种工序的防静电工艺 190
6.2.1 固定岗位防静电工艺 190
6.2.2 流动岗位防静电工艺 200
6.2.3 计算机房、控制中心等电子机房的防静电要求 201
6.2.4 售后维修服务的防静电工艺 202
6.2.5 参观和外来人的防静电要求 202
6.3 防静电质量管理 203
6.3.1 企业涉及静电防护工作的部门 203
6.3.2 领导和有关部门管理人员职责 203
6.3.3 EPA的管理 206
6.3.4 企业领导、员工ESD的培训与考核 208
第7章 防静电工作区防静电质量体系认证与评审 209
7.1 防静电质量体系评审基本要求和范围 209
7.2 防静电工作区防静电系统评审及要求 211
7.2.1 职工培训评审 211
7.2.2 SSD敏感度分级及标识 211
7.2.3 防静电工作区接地评审 211
7.2.4 人员安全评审 212
7.2.5 人员接地评审 212
7.2.6 防静电工作区（EPA）评审 213
7.3 防静电质量管理体系评审 217
7.4 认证评审结论编写 220
第8章 电子工业用防静电装备（用品） 223
8.1 防静电装备（用品）种类 223
8.2 防静电装备（用品） 226
8.2.1 高架活动地板 226
8.2.2 防静电PVC地板、三聚氰胺贴面板（HPL) 234
8.2.3 环氧地坪涂料、漆 239
8.2.4 防静电瓷砖 242
8.2.5 直铺网络地板 243
8.2.6 防静电橡胶板、橡塑板 244
8.2.7 防静电包装、箱、盒等有关产品 245
8.2.8 防静电工作台、运转车、椅子、存放柜 250
8.2.9 防静电鞋、脚束、鞋套 252
8.2.10 防静电工作服 255
8.2.11 离子化静电消除器 260
8.2.12 防静电工具 273
8.2.13 防静电手套、指套、腕带 276
8.2.14 抗静电剂、导电金属粉、乙炔炭黑、导电纤维、导电胶 279
8.2.15 防静电地毯 283
8.2.16 防静电杂品 284
第9章 防静电地坪与离子化静电消除器工程施工与检验 285
9.1 防静电工程分类 285
9.1.1 防静电工程项目 285
9.1.2 防静电地坪工程分类 285
9.2 防静电地坪与离子化静电消除器工程施工要求及防静电性能检验 285
9.2.1 工程施工总体要求 285
9.2.2 防静电水磨石地坪工程及施工 286
9.2.3 防静电贴面板地坪工程及施工 288
9.2.4 防静电活动地板地坪工程及施工 289
9.2.5 防静电树脂涂层地坪工程及施工 290
9.2.6 防静电瓷砖地坪工程及施工 297
9.2.7 离子化静电消除装置安装工程及验收 299
9.2.8 防静电工程的检验 301
附录A PCB电路设计与布线须知 303
附录B 本书专业名词英文缩写 317
附录C 常用电气物理量纲表 318
附录D 国内外部分防静电标准及相关标准目录 320
附录E 电子工业和其他行业静电损害案例及分析 328
附录F 部分电子静电敏感元器件与半导体器件静电敏感电压 337
附录G 防静电工作服、织物所用导电纤维及种类 340
附录H 电磁兼容、静电与静电防护、接地名词术语 342
附录I 电子行业防静电职业技能考试试题汇编 351
参考文献 359