ESD防護(hù)基礎(chǔ)知識ppt.ppt

ESD基礎(chǔ)培訓(xùn) 目錄 靜電的危害及歷史靜電基礎(chǔ)知識靜電控制常見的不符合ESD控制規(guī)范的實(shí)例 ESD損壞種類比例 嚴(yán)重?fù)p壞10 潛在損壞60 局部損壞30 在實(shí)際中潛在損壞及局部損壞均表現(xiàn)為軟損傷 即無法通過出廠測試篩選出來 靜電損傷試驗(yàn) 對微電路中的一段線路做ESD實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 200V 400V時線路的阻抗沒有發(fā)現(xiàn)變化600V時微電路的性能指標(biāo)稍有下降 但仍能通過測試 800V 900V出現(xiàn)了局部熔斷和孔洞 線路阻抗發(fā)生了明顯變化1000V線路斷路 器件被完全損壞 人體對靜電的敏感程度 在大于3000伏時 你能通過皮膚感知 在5000伏時 你能聽見 在10000伏時 你能看見 人體對ESD的感覺 部分元件ESD的敏感度 大部分器件的敏感度都小于人體感知電壓 我司EPA控制電壓為 100VH公司的ESSD 靜電敏感器件 包括集成電路 IC 場效應(yīng)管 MOS管 光電器件 LED 數(shù)碼管 厚膜 電阻 板卡及其組件 88年美國ESD影響損失50億美元電子產(chǎn)品運(yùn)行出現(xiàn)的故障49 的為靜電所致日本IC生產(chǎn)中的不合格品45 是靜電造成的90 ESD對元器件 電路的破壞是潛在的 ESD對行業(yè)造成的損失如此巨大 加上人體對小于3000V的靜電基本上無感知 所以靜電需要引起足夠的重視 靜電在行業(yè)中的損失 靜電的危害及歷史靜電基礎(chǔ)知識靜電控制常見的不符合ESD控制規(guī)范的實(shí)例 目錄 有關(guān)靜電名稱解釋 靜電 靜電就是物體上多余的電荷 所產(chǎn)生的效應(yīng)包括帶電體之間力的作用和電場 靜電放電 ESD ElectrostaticDischarge 帶有不同靜電電勢的物體或表面之間的靜電電荷轉(zhuǎn)移 有兩種形式 接觸放電 電場擊穿放電 靜電敏感度 ESDS ElectrostaticDischargeSensitivity 靜電敏感器件 ESSD ElectrostaticSensitiveDevices EPA ESDProtectArea ESD防護(hù)區(qū)域 抑制靜電荷的積累和靜電壓的產(chǎn)生 安全 迅速 有效的消除已產(chǎn)生的靜電荷ECA ESDControlArea ESD控制區(qū)域 EOS ElectrostaticOverStrength 電過應(yīng)力 靜電的產(chǎn)生 幾種靜電產(chǎn)生方式 靜電的產(chǎn)生有三個途徑 1 接觸分離 最常見的 摩擦 2 電感效應(yīng) 3 電容效應(yīng) 電容效應(yīng)只增加靜電破壞的風(fēng)險程度 并沒有改變電荷量 思考 溫度變化是否能產(chǎn)生靜電 靜電的產(chǎn)生 摩擦起電 主要來源 接觸 摩擦 壓力 或 分離 摩擦 生電 靜電的產(chǎn)生 摩擦起電的影響因素 材料 包括材料的相對性 接觸力 分離速度 環(huán)境濕度 在干燥和快速移動活動中使用不當(dāng)?shù)牟牧先菀桩a(chǎn)生高靜電和增加靜電破壞風(fēng)險 接觸面積和表面粗糙情況 決定靜電量的主要因素 靜電的產(chǎn)生 摩擦起電環(huán)境對靜電的影響 相對濕度越高越好 60 高濕度對于一些考慮 例如腐蝕 污染 不利 折中濕度要求45 75 空氣中的水氣增加空氣的導(dǎo)電性 因此減少靜電的產(chǎn)生或累積 靜電的產(chǎn)生 電感效應(yīng) 電感效應(yīng) 注 絕緣體不能夠被電感生電 靜電的產(chǎn)生 電容效應(yīng) C o rA d o 8 85X10 12F m r 材料的相對介電常數(shù) V Q C 靜電壓并非固定值 靜電的產(chǎn)生 靜電的特性 高電位 可達(dá)數(shù)萬至數(shù)十萬伏 操作時常達(dá)數(shù)百至數(shù)千伏 人通常對3 5KV以下靜電不易感覺到 低電量 靜電流多為微安級 尖端瞬間放電例外 作用時間短 微秒級 受環(huán)境影響大 特別是濕度 濕度上升則靜電積累減少 靜電壓下降 靜電的損傷方式 半導(dǎo)體氧化層周圍的電壓超過了氧化層介質(zhì)擊穿電壓氧化層越薄 對靜電越敏感 在ESD事件中產(chǎn)生的熱量使器件局部過熱和使接點(diǎn)融化 過熱和短路會損壞器件熱是由放電電流產(chǎn)生的熱能與放電電流的平方成正比 電介質(zhì)擊穿 熱擊穿 靜電的損傷方式 硬損傷 器件不能工作軟損傷 ESD減弱了器件或單板的性能 但仍能通過測試 單板或器件的特性變差 最終失效 靜電的損傷方式 EOS ESD能引起電過應(yīng)力 EOS 熔化器件的金屬部分EOS有下列特點(diǎn) 持續(xù)時間較長的大電流對器件的大面積損傷損傷可以明顯觀察到 材料的電特性 絕緣體是個問題 因?yàn)殪o電可以產(chǎn)生和累積其上 而 導(dǎo)體也可能是個問題 因?yàn)閷?dǎo)體造成快速的放電 以及受到外來感應(yīng) 最終造成電暈放電或電感破壞現(xiàn)象 Conductor Insulator 在ESD領(lǐng)域 材料分為絕緣體 導(dǎo)體 靜電耗散材料 材料的電特性 絕緣體 限制電子自由移動很大的體電阻 1x1011 很少有電子在物體中移動能夠保持大量電荷在同一種物體的上的不同地方可以保持正電荷和負(fù)電荷 絕緣體的耗散只能通過環(huán)境 離子風(fēng)機(jī) 涂防靜電液等 不能通過自己的表面 注意 紙板和木頭在濕度較高時因?yàn)槲哂徐o電耗散性能 濕度較低 一般小于50 左右 時表現(xiàn)為絕緣性能 材料的電特性 導(dǎo)體 電子在導(dǎo)體表面和體內(nèi)流動體電阻 1x104 如果連接到地 電荷能被中和電荷能被積累在沒有接地的導(dǎo)體上在導(dǎo)體上的電荷瀉放快 材料的電特性 人體 最容易產(chǎn)生靜電對地能儲存電荷人在走動時產(chǎn)生靜電產(chǎn)生15千伏的靜電很常見產(chǎn)生35千伏的靜電是可能的 但不常見 材料的電特性 靜電耗散材料 電子在材料的表面可以自由移動 但移動的速率由于電阻而受到控制如果被接地 電荷將被緩慢的釋放掉體電阻 1x104 1x1010 思考 導(dǎo)體電阻小 更易釋放物體上的靜電 為何不選用導(dǎo)體作為靜電耗散材料 靜電耗散材料 抗靜電包裝袋 Antistatic包裝袋 常被稱為 粉紅塑膠袋 聚乙烯填入控制材料或涂層 加入粉紅色素以方便和非防靜電 材料進(jìn)行區(qū)分 有無靜電和散電功能 但沒有屏 蔽能力 通常用以包裝非敏感器件 使和 敏感器件共同使用時不會出現(xiàn)靜電而對ESSD件造成損壞 1 109 R 1011 typical 靜電耗散材料 靜電屏蔽袋 靜電屏蔽袋 利用多層多材料技術(shù)來對所有靜電放電模式進(jìn)行防護(hù) 聚乙烯層 Antistatic 可熱壓封口 耐拉 良好絕緣強(qiáng)度 聚酯層 耐拉 外形穩(wěn)定 不變形 良好絕緣強(qiáng)度 耐擊穿 導(dǎo)電金屬膜層 低電阻 102 透光性 40 連續(xù)導(dǎo)電面 耐磨涂層或 dissipative涂層 防靜電采用標(biāo)識 問題點(diǎn) 1 如何判斷材料是否為防靜電材料 可以通過是否儀器檢測出來 2 如何消除絕緣體上的靜電壓 3 ESSD器件焊接到單板上后是否等效ESSD器件 4 液體 粉末是否能產(chǎn)生靜電 5 常見的靜電敏感器件有哪些 目錄 靜電的危害及歷史靜電基礎(chǔ)知識靜電控制常見的不符合ESD控制規(guī)范的實(shí)例 ESD控制 技術(shù)依據(jù) 4項(xiàng)基本技術(shù)依據(jù) 1 制止靜電的產(chǎn)生 2 通過設(shè)計在產(chǎn)品中置入保護(hù) 3 消除產(chǎn)生的靜電 4 控制放電的途徑和速度 ESD控制 控制原則 建立EPA區(qū)域在EPA控制區(qū)域操作所有靜電敏感器件運(yùn)輸所有靜電敏感器件要用法拉第籠測試和監(jiān)控整個靜電控制流程 ESD控制 EPA基本要求 區(qū)域明確定義和標(biāo)識定義區(qū)域的防護(hù)水平對區(qū)域內(nèi)的所有導(dǎo)體包括人員可靠接地消除一切不必要的靜電產(chǎn)生源運(yùn)用12英寸原則ESD防護(hù)體系文件的建立 ESD控制 識別 WHO 供應(yīng)商管理人員設(shè)計師采購庫房人員測試和裝配人員運(yùn)輸人員用服市場顧客 WHERE 產(chǎn)品設(shè)計實(shí)驗(yàn)室供應(yīng)商IQC倉儲周轉(zhuǎn)車工具包手動和自動插件SMT波峰焊裝配和測試維修工位理貨和包裝用服 2020 3 10 34 可編輯 ESD控制 控制點(diǎn) 環(huán)境個人材料地板個人物品原材料溫濕度工衣周轉(zhuǎn)材料工作臺工鞋包裝材料工裝夾具接地 另外建立完善的控制操作流程 ESD控制 環(huán)境控制 生產(chǎn)制造和維修區(qū)域?qū)儆陟o電高風(fēng)險區(qū)域 定義為一級EPA 溫度 20 28 相對濕度 RH 45 75 注 一級EPA應(yīng)該使區(qū)域內(nèi)靜電壓控制在100V以下 其它防靜電工作區(qū)環(huán)境的溫濕度一般要求 溫度 20 30 相對濕度 RH 30 70 ESD控制 接地系統(tǒng) 接地是靜電瀉放的關(guān)鍵措施 EPA內(nèi)必須有獨(dú)立可靠的防靜電接地系統(tǒng) 工作中產(chǎn)生的的靜電才能安全有效地瀉放 避免靜電的累積 防靜電接地必須有一個安全可靠的防靜電接地母線 防靜電地線 所有人體 工作臺 臺墊 工具等以并聯(lián)的方式接入防靜電接地母線 EPA內(nèi)防靜電工作臺上的所有儀器 AC工具 金屬體及等必須連接到公共接地點(diǎn)上 人體腕帶 防靜電臺墊 防靜電地墊 導(dǎo)體和靜電耗散的材料防靜電器具等需要串接1M 電阻 或等效串接1M 的電阻 后連接到接地系統(tǒng)上 設(shè)施的接地線建議采用黃綠色或黃色線 連接點(diǎn)應(yīng)該采用螺釘 焊接 雙線交繞的緊固連接方式 保證連接點(diǎn)連接可靠 接觸電阻小 禁止使用鱷魚夾 掛接等不可靠的連接方式 ESD控制 接地方式 采用三相五線制供電系統(tǒng)中的地線 引入電源零線的同時 單獨(dú)引出大地地線作防靜電接地線 工程上稱為 一點(diǎn)引出電阻隔離 電源主變電箱到大地的接地電阻應(yīng)小于4 如圖所示 ESD控制 防靜電工作臺 防靜電臺墊的尺寸應(yīng)不小于工作臺面的大小 當(dāng)防靜電臺墊上附著有絕緣性的油膜 樹脂和其他污物時 應(yīng)及時使用中性清洗劑 酒精 或防靜電劑進(jìn)行清潔 多個防靜電工作臺的接地線不能相互串接 應(yīng)以并聯(lián)方式與公共接地線連接 每塊臺墊 地墊 必須且只需接一根防靜電地線 壓接靜電地線聯(lián)接端子時應(yīng)從防靜電臺墊 地墊的正面壓下 使其穿過臺墊并緊固 以保證電接觸良好 防靜電臺墊均須正面 即防靜電面 朝上 背面 即導(dǎo)電面 朝下鋪設(shè) ESD控制 防靜電工作臺 表面電阻 1 106 1 109 對地電阻 7 5 105 1 109 表面電阻 1 102 1 105 耗散層 接地 導(dǎo)電層 ESD控制 防靜電工作臺 理想的防靜電工作臺 可接受的防靜電工作臺 ESD控制 人員控制 人體的運(yùn)動和操作過程是產(chǎn)生靜電的主要根源 任何進(jìn)入防靜電區(qū)域或接觸 包括直接和間接接觸 ESSD 靜電敏感器件 的人員 必須嚴(yán)格遵循防靜電規(guī)范 貫徹執(zhí)行靜電防護(hù)措施 接受防靜電知識培訓(xùn)和教育是對每位員工的基本要求 是減少靜電危害的根本方法和途徑之一 所有人員進(jìn)入EPA前必須穿好防靜電工作服和防靜電工作鞋 已配發(fā)工作帽的還必須戴好工作帽 將頭發(fā)盤繞到工帽內(nèi) 要求頭發(fā)不等外露 無防靜電工作鞋的 必須穿防靜電拖鞋 工作服外部嚴(yán)禁攜帶除工卡和筆之外的金屬物件和塑料物件 更換工作服應(yīng)在指定地點(diǎn)進(jìn)行 不允許在生產(chǎn)現(xiàn)場穿 脫工作服 防靜電工作服 工作鞋等要勤洗勤換 建議洗換頻次1次 周 員工著裝工衣 工鞋 工帽無破損污穢現(xiàn)象 進(jìn)入防靜電區(qū)域的所有作業(yè)人員 接觸產(chǎn)品的其他人員 每天上崗前應(yīng)使用腕帶測試儀對所配發(fā)的防靜電腕帶進(jìn)行測試 并做好測試記錄 進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)域前必須經(jīng)人體綜合電阻測試三輥閘機(jī) ESD控制 人員控制 ESD控制 人員控制 接觸ESSD及組件之前應(yīng)戴好防靜電腕帶 防靜電腕帶插入香焦插孔中 要保證腕帶與皮膚接觸良好 在戴腕帶處皮膚上不得涂護(hù)膚油 防凍油等絕緣物質(zhì) 工服外部嚴(yán)禁攜帶除工卡和筆之外的金屬物件 防靜電鞋內(nèi)不得墊鞋墊 防靜電手套或棉質(zhì)手套較臟時應(yīng)及時清洗干凈 通常情況下手套使用期限為一周 在污損較少的場合最長使用期限不超過半個月 逾期一律以舊換新 ESD控制 人員控制 每日上班ESD自查十步1 測試腕帶和人體電阻并做記錄 2 視查工作區(qū)所有ESD敏感器件 單板都放置在防靜電周轉(zhuǎn)工具或包裝中 3 確定工作區(qū)內(nèi)防靜電周轉(zhuǎn)工具或包裝中沒有靜電源 4 確認(rèn)工作區(qū)域內(nèi)所有防靜電工具都有ESD標(biāo)識 5 確認(rèn)工作區(qū)內(nèi)的靜電源例如 非防靜電塑料袋 非防靜電泡膜 橡膠等遠(yuǎn)離ESD敏感器件和敏感單板 至少30CM 6 確認(rèn)你的工作臺的臺墊為防靜電臺墊 工具為防靜電工具 7 確認(rèn)在你的工作臺上的清潔用品 溶劑 噴霧器等工具已被EPA區(qū)域責(zé)任人確認(rèn)可以使用 8 確認(rèn)你的工作區(qū)域內(nèi)的工作臺 設(shè)備和儀器安全 可靠接地 尤其對那些經(jīng)常移動的設(shè)備要特別注意 9 不允許人體電阻沒通過測試的人員進(jìn)入EPA控制區(qū)域 在操作ESD敏感器件和單板時必須帶防靜電腕帶 10 如果你的工作臺裝了離子風(fēng)機(jī) 在工作時應(yīng)打開 并保證其位置正確 ESD控制 人員控制方式 拿板手式 放板手式 離子風(fēng)扇 ESD控制 設(shè)備 儀器 工具 工裝 防靜電工作區(qū)內(nèi)的各種設(shè)備 儀器 工具 工裝都應(yīng)實(shí)施靜電防護(hù)措施 例如接觸或靠近靜電敏感器件 ESSD 的部分應(yīng)盡可能使用防靜電材料 對特殊情況下不可避免須使用非防靜電材料 表面電阻RS 1 0 1011 時應(yīng)采用靜電中和 離子風(fēng)機(jī) 或定期涂抹抗靜電劑 涂層等其他防護(hù)措施 有效地消除 抑制或泄放靜電 使用高壓電源具有金屬外殼的設(shè)備 儀器 工裝 工具必須選用三芯電源插座 并確保其已可靠連接到保護(hù)地線上 以使其配接時設(shè)備 儀器 工裝 工具的金屬外殼能夠自動接保護(hù)地 ESD控制 設(shè)備 設(shè)備上的臺面根據(jù)實(shí)際需要可以鋪設(shè)防靜電臺墊并進(jìn)行軟接地 但是臺墊的鋪設(shè)不得影響設(shè)備的正常運(yùn)行或帶來其他危害 落地設(shè)備如SMT 波峰焊機(jī) 流水線等 臺式設(shè)備如元器件成型機(jī)等都應(yīng)直接與電氣保護(hù)地線相連 設(shè)備上接觸ESSD的部件和靠近ESSD的運(yùn)動摩擦部件必須采用防靜電材料或?qū)w材料制作 并保證這些部件具有可靠的接地通路 這些部件禁止使用非防靜電材料 設(shè)備上的導(dǎo)體部件必須采用硬接地 ESD控制 儀器 防靜電區(qū)域內(nèi)使用的測試儀器應(yīng)具有防靜電性能 儀器的電源線必須具有電氣保護(hù)地線并通過插座與電氣保護(hù)地連接 儀器的外殼需要采用導(dǎo)線與電氣保護(hù)地直接連接 實(shí)施加強(qiáng)接地措施 測試儀器系統(tǒng)必須具有公共接地點(diǎn) 并且并聯(lián)接地 禁止串連接地 保證儀器等電位接地 ESD控制 工具 清潔單板和產(chǎn)品的毛刷必須使用防靜電毛刷 材料的電阻滿足1 0 104 R 1 0 1011 摩擦電壓小于100V或靜電電壓耗散到100V以下的時間小于2秒 禁止使用普通塑料毛刷 清洗時應(yīng)帶好防靜電腕帶 防靜電烙鐵 防靜電真空吸錫器等電動 氣動手工工具在使用前應(yīng)首先接地 防靜電烙鐵的金屬外殼應(yīng)接保護(hù)地 烙鐵頭必須具有硬接地通路 烙鐵頭的接地電阻要求 1 0 由于烙鐵頭的高溫氧化問題 日常檢查測試時烙鐵頭接地電阻 20 可以接受 工具上需要接觸ESSD的部分應(yīng)避免使用導(dǎo)體和絕緣材料 接觸靜電敏感元件的工具如IC起拔器 鑷子 吸錫器等必須是不易產(chǎn)生靜電 易于瀉放靜電的防靜電材料 如果由于特殊原因選取了非防靜電材料 使用時應(yīng)進(jìn)行靜電中和處理 ESD控制 包裝 注意 包裝單板時屏蔽袋在寬度滿足單板的要求下 長度要比單板長至少10cm 嚴(yán)禁直接用手接觸IC 特別是其引腳 用手接觸IC須戴防靜電手套或指套 單板包裝的主要方式有 A 防靜電屏蔽袋 粉紅色氣珠袋原則是 屏蔽袋在寬度滿足單板的要求下 長度要比單板長至少10cm B 吸塑盒 防靜電填充材料 防靜電氣泡帶 防靜電泡沫 可選 紙箱 靜電敏感器件和單板的周轉(zhuǎn)包裝材料應(yīng)是防靜電材料 主要的周轉(zhuǎn)包裝有防靜電屏蔽袋 防靜電袋 吸塑盒 防靜電器件盒 防靜電泡沫 防靜電箱 防靜電周轉(zhuǎn)車 ESD控制 包裝操作 進(jìn)行包裝操作之前應(yīng)檢查是否已采取必要的防靜電措施 如穿防靜電工作服 防靜電鞋 戴防靜電腕帶或防靜電手套 指套等 屏蔽袋 吸塑盒 操作指引檢查防靜電屏蔽袋內(nèi)外層及隔震外套 氣泡袋 是否完好無損 將靜電敏感器件或組件放入指定規(guī)格的屏蔽袋 吸塑盒 中 如要轉(zhuǎn)運(yùn) 須使用防靜電膠帶將屏蔽袋口封上 吸塑盒需將其嚙合處扣緊 注意 A 防靜電屏蔽袋若無嚴(yán)重破損 應(yīng)回收供循環(huán)使用B 防靜電袋屏蔽層若出現(xiàn)較嚴(yán)重破損 如穿孔 破裂 復(fù)合層分離等 則應(yīng)停止循環(huán)使用 作報廢處理 C 每個防靜電屏蔽袋原則上只能裝一塊單板組件 特殊情況下需同時裝多塊小板時必須用內(nèi)袋層或其它防靜電材料相互隔開 不得直接接觸混放 ESD控制 存儲 周轉(zhuǎn) 運(yùn)輸 靜電敏感器件及其組件在存儲 周轉(zhuǎn) 運(yùn)輸過程中都必須采用防靜電包裝 即采用法拉第籠的包裝形式 避免器件受到靜電損傷 在存儲 周轉(zhuǎn) 運(yùn)輸過程中都不得對ESSD進(jìn)行拆包等直接操作 只能在EPA內(nèi)的防靜電工作環(huán)境中進(jìn)行對ESSD的直接操作 靜電敏感器件在周轉(zhuǎn)過程中 勿靠近強(qiáng)靜電 強(qiáng)電場 磁場或輻射場 如電腦顯示器上方等 禁止使用拉伸膜 普通粘膠帶等易產(chǎn)生高壓靜電的絕緣材料包裹靜電敏感器件及其組件 必要時請選擇或設(shè)計其它不易產(chǎn)生靜電的輔助工具或材料用于這些物料的防倒等 任何時候都不得將靜電敏感器件及其組件堆疊裸放在一起存放和周轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)運(yùn)靜電敏感器件及其組件應(yīng)輕拿輕放 嚴(yán)禁摔打 碰撞 劇烈摩擦或跌落 ESD控制 存儲 周轉(zhuǎn) 運(yùn)輸 靜電敏感器件及其組件不得直接放置于貨架或不具防靜電功能的周轉(zhuǎn)箱內(nèi)或周轉(zhuǎn)車上 應(yīng)通過防靜電袋或防靜電周轉(zhuǎn)箱儲放 靜電敏感器件盡量保持原包裝狀態(tài) 嚴(yán)禁隨意拆封 用于靜電敏感器件散裝清點(diǎn)和發(fā)料的工作臺必須鋪設(shè)防靜電臺墊 并可靠接地 操作人員應(yīng)佩帶防靜電手套 指套或?qū)⒂欣K防靜電腕帶接入防靜電接地系統(tǒng) 保持周轉(zhuǎn)工具干凈 如果有明顯灰塵或污漬 請用中性清洗劑清洗 周轉(zhuǎn)車底部金屬架應(yīng)焊接一根金屬鏈條 鏈條須能自然下垂 確保