ESD防護基礎(chǔ)知識.ppt

,靜電：物體表面過?；虿蛔愕南鄬o止不動的電荷。靜電是一種電能，它留存于物體表面；靜電是正電荷與負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果。 靜電現(xiàn)象：是電荷的產(chǎn)生和消失過程中產(chǎn)生的電現(xiàn)象的總和。靜電引起的自然現(xiàn)象如：閃電等。,第一部分：防靜電的基本概念 一、防靜電的基本概念：定義,1、靜電材料按電阻率劃分的靜電導(dǎo)體、靜電耗散體、靜電絕緣體與“動”電（流動的電流）情況下按電阻率劃分的導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體完全不同。 2、靜電具有高電位、低電量、小電流以及作用時間短的特點。 3、受環(huán)境條件，特別是濕度的影響比較大，靜電測量時復(fù)現(xiàn)性差，瞬態(tài)現(xiàn)象多。,1、起電的方式不同 2、能量相差很大 3、表現(xiàn)形式不同 4、歐姆定律的適用性不同,二、靜電的主要特點,三、靜電與工業(yè)電的區(qū)別,1.由于電子的得與失使物體失去電平衡，就產(chǎn)生了靜電。靜電產(chǎn)生的基本過程可歸納為： 接觸電荷轉(zhuǎn)移偶電層的形成電荷分離。 2.物體的起電方式主要有： 1）物體間的摩擦，產(chǎn)生的熱可使電子轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生靜電； 2）物體間的接觸與分離； 3）電磁感應(yīng)； 4）摩擦與電磁感應(yīng)綜合效應(yīng)。 常用物品摩擦起電序列,四、物體的起電方式,靜電荷通過中和與泄漏自行消失的現(xiàn)象稱為電荷的消散或衰減，電荷一般按指數(shù)規(guī)律衰減。 六、靜電積累規(guī)律 靜電的起電與衰減兩個相反的過程同時存在，一般把靜電荷的起電與衰減達(dá)到動態(tài)平衡稱為電荷的凈積累規(guī)律。,五、靜電衰減規(guī)律,六、靜電效應(yīng),物體帶靜電后主要會產(chǎn)生以下效應(yīng)： 1、靜電力學(xué)效應(yīng)，包括靜電引力、靜電排斥力 2、靜電感應(yīng)效應(yīng) 3、靜電放電效應(yīng),主要是利用電荷的同性相吸、異性相斥和靜電吸附的特性，主要應(yīng)用 在： 1、靜電除塵技術(shù) 2、靜電復(fù)印與攝影技術(shù) 3、靜電涂覆技術(shù) 4、靜電分選技術(shù) 5、靜電生物效應(yīng)等,七、靜電的應(yīng)用技術(shù),八、人體靜電,人體靜電：指由于自身行動或與其它的帶電物體相接觸或相接近而在人體上產(chǎn)生并積聚的靜電。 人體靜電的起電方式主要有： 、步行起電。 、摩擦起電。 、靜電感應(yīng)起電。 、接觸傳導(dǎo)帶電。,靜電放電（ESD）:當(dāng)帶電體上的電荷所產(chǎn)生的電場，其電場強度超過周圍介質(zhì)的絕緣擊穿電場強度時，帶電體表面附近的介質(zhì)就發(fā)生電離，引起靜電電荷轉(zhuǎn)移，因而使帶電體上電荷趨向減少或消失，這種情況又叫靜電放電。 （Electrostatic discharge，縮寫為ESD）,九、靜電放電效應(yīng),右圖是ESD對電子元件的損害，箭頭所指處為靜電放電后造成的“爪型腳”，使集成電路部分損壞。（該圖放大320倍）,十、靜電放電損傷,1.即時失效：又稱為硬擊穿或突發(fā)性完全失效, 它是器件的一個或多個電參數(shù)突然劣化, 完全失去規(guī)定功能的一種失效。 2.延時失效：如果帶電體的靜電位或存貯的靜電能量較低，僅能供給短暫發(fā)生的局部擊穿能量，或ESD回路有限流電阻存在，一次ESD脈沖不足以引起器件發(fā)生突發(fā)性完全失效，但它會在器件內(nèi)部造成輕微的損傷，使器件的性能劣化或參數(shù)指標(biāo)下降，降低了器件抗靜電的能力、使用可靠性與壽命，使其運行一段時間后，出現(xiàn)故障而不能正常工作。,十一、ESD損傷的失效模式,1.典型的ESD失效機理包括 ： 1)熱二次擊穿、2)金屬化熔融、3)體擊穿、4)介質(zhì)擊穿、5)氣弧放電、6)表面擊穿。前三者的失效機理與能量有關(guān)，而后三者的失效機理與電壓有關(guān)。 2.典型ESDs器件失效分析示例表,十二、典型的ESD損傷失效機理,3.SSD：在日常操作、貯存、傳遞、測試過程中容易因靜電放電而引起損傷的器件稱為靜電敏感器件。 （Electrostatic Sensitive Device） 典型器件靜電敏感度,4.操作者典型活動產(chǎn)生的靜電電壓,由于器件集成度的不斷提高，電路密集度更高，致使其耐擊穿電壓愈來愈低。 靜電在電子工業(yè)中被稱為“看不見的敵人，無處不在的殺手”。 一般情況下，幾千伏的靜電電壓不易被人體感知，人體能感覺到靜電電擊時的靜電電壓一般在3KV4KV以上，在5KV以上靜電電壓才能看到靜電放電火花，然而一般器件可能早已損壞。 對靜電的防護主要應(yīng)致力于防患于未然，對ESD進(jìn)行綜合防護。,第二部分 ESD防護技術(shù) 一.ESD防護的必要性,二.人體帶電電位與靜電電擊程度的關(guān)系,1.SMT組裝過程中靜電防護的根本目的是： 在元器件、組件的制造和使用過程中，通過各種防護手段，防止因靜電的放電效應(yīng)而產(chǎn)生或可能產(chǎn)生的損害，或?qū)⑦@些損害限制在最小的程度，以確保元器件、組件和設(shè)備的設(shè)計性能及使用性能不致因靜電作用受到損害。 2.靜電防護的基本原則 “防”防止靜電場，有效抑制或減少靜電荷的產(chǎn)生，嚴(yán)格控制靜電源。 “泄”迅速、安全、有效地消除已經(jīng)產(chǎn)生的靜電荷，避免靜電荷的積聚。 “控”對所有防靜電措施的有效性進(jìn)行實時監(jiān)控，定期檢測、維護和檢驗。,二.SMT組裝過程中靜電防護的根本目的,.工藝控制法 .泄漏法 .靜電屏蔽法 .復(fù)合中和法 .整靜措施 四、全面、綜合、配套的靜電防護內(nèi)容 1.在每個即使細(xì)小的環(huán)節(jié)，利用一些必要的、有效的靜電防護手段，選用優(yōu)質(zhì)的防護技術(shù)產(chǎn)品； 2.制定完善的靜電防護管理規(guī)程，并切實有效地貫徹執(zhí)行。,三、靜電的基本防護途徑,3.防靜電工作區(qū)標(biāo)記 根據(jù)GJB3007-97國家軍標(biāo)規(guī)定： A級防靜電工作區(qū)允許的對地靜電電位不超過100V； B級防靜電工作區(qū)是指允許的對地靜電電位不超過1000V。 4.防靜電工作區(qū)系統(tǒng)電阻的確定 靜電的泄放必須“安全”，所謂“安全性”是指無論對元器件，還是人身都必須保證絕對的安全。安全性有兩個指標(biāo)：一是靜電電壓必須在1秒鐘內(nèi)降至100V；二是放電電流不能高于5mA。因此靜電防護的系統(tǒng)電阻選擇在：106 -109 。,5.ESD防護過程控制要求 靜電的泄放必須“安全”，所謂“安全性”是指無論對元器件，還是人身都必須保證絕對的安全。安全性有兩個指標(biāo)：一是靜電電壓必須在1秒鐘內(nèi)降至100V；二是放電電流不能高于5mA。因此靜電防護的系統(tǒng)電阻選擇在：106 -109 。 6.ESD防護過程控制要求,三、靜電的基本防護途徑,5.ESD防護過程控制要求 靜電的泄放必須“安全”，所謂“安全性”是指無論對元器件，還是人身都必須保證絕對的安全。安全性有兩個指標(biāo)：一是靜電電壓必須在1秒鐘內(nèi)降至100V；二是放電電流不能高于5mA。因此靜電防護的系統(tǒng)電阻選擇在：106 -109 。 6.ESD防護過程控制要求,三、靜電的基本防護途徑, 防靜電設(shè)施與地的連接可能產(chǎn)生松動或脫落； 防靜電桌面隨著使用時間的延長而發(fā)生失效； 腕帶損壞,或其內(nèi)部出現(xiàn)斷線而連接不可靠; 腕帶的佩戴不規(guī)范，如不戴、松弛、沒有緊貼皮膚等。,四、ESD防護系統(tǒng)失效的主要原因,五、ESD防護過程控制要求,1.防靜電手腕帶的正確佩戴是： 使用通過安全性檢查的手腕帶，將長度適當(dāng)?shù)乃删o圈直接佩戴在手腕上，并與皮膚良好接觸；接觸集成電路或已貼裝集成電路的PCB時將鱷魚夾夾持在接地良好的接地端，鱷魚夾、接地線等裸露部分不得與設(shè)備、線體、工作臺等的金屬件接觸。,2.在手腕帶佩戴上，禁止 1)將手腕帶纏繞在手腕上，而不將其接地； 2)將手腕帶佩戴在衣服袖口上或?qū)⑵洳卦诜漓o電工作服的松緊袖口內(nèi)； 3)將鱷魚夾直接夾持在設(shè)備、線體外殼上或非專用靜電接地端的其它點上。 防靜電手腕帶的佩戴,4.ESD防護過程控制要求 1)靜電防護是一個系統(tǒng)工程，滲透到生產(chǎn)的全過程，每個環(huán)節(jié)都必須同樣重視，萬不可厚此薄彼。 2)防靜電工程涉及的部門眾多，需要相互協(xié)調(diào)、共同努力，各司其職，ESD才能得到有效控制。 3)靜電防護在很大程度上是提高靜電防護意識問題，提高所有接觸靜電敏感器件人員的靜電防護意識，定期進(jìn)行靜電防護安全操作與靜電防護技術(shù)培訓(xùn)是非常重要的。 4)制定完善的靜電防護管理規(guī)程，實行有效的管理和監(jiān)控，最大限度地減少或避免靜電的危害。,完備的靜電防護硬件系統(tǒng)包括： A.人體靜電防護、 B.環(huán)境靜電防護、 C.操作系統(tǒng)靜電防護、 D.靜電保護接地、 E.離子風(fēng)靜電消除器、 F.靜電檢測及監(jiān)控儀表、 G.防護措施的日常維護,六、靜電防護系統(tǒng)的組成,人體在日?；顒雍蜕a(chǎn)操作中可產(chǎn)生的電壓為數(shù)十伏到數(shù)萬伏的靜電，而放電過程是及其短促的，所以靜電放電過程中釋放的能量可達(dá)幾十瓦，這足以引起芯片微區(qū)燒毀或SiO2膜擊穿。 因此對進(jìn)入防靜電工作區(qū)（包括生產(chǎn)、倉儲、運輸過程）的人員均要進(jìn)行靜電防護，其中首要的是配備防靜電服、防靜電手腕帶和防靜電鞋。 人體所攜帶的靜電，一是可以通過接地良好的防靜電手腕帶及時泄放，另一方面防靜電鞋與防靜電地面的配合使用，可以及時有效地泄放人員在運動中產(chǎn)生的靜電，減少人體所攜帶的靜電。,七、人體靜電防護,防靜電工作區(qū)的地面、墻壁、天花板，按國家標(biāo)準(zhǔn)要求因選用防靜電材料，地面是一個靜電產(chǎn)生的主要來源，因此必須重視工作區(qū)地面的靜電防護。 地面的處理方法有： 1、防靜電地板漆、 2、防