實用全面的ESD培訓文件-P公司

1、1 一、原 理：定 義 ESD 三 大 要 素ESD 在 工 業(yè) 中 的 危 害靜 電 和 動 力 電 的 區(qū) 別靜 電 的 產(chǎn) 生靜 電 放 電 的 基 本 模 式靜 電 控 制 的 基 本 方 法材 料 的 特 性 二、實 際 運 用 ESD 的 檢 查 方 法2ESDESD (E ELECTROS STATIC D DISCHARGE) 靜電放電 是電荷在不同電勢的兩個物體間的快速移動。 相關(guān)符號 什 么 叫 ESD接地點對靜電敏感的物品防靜電用品/設備3ESD 事 件 的 三 大 要 素每一次靜電放電事件的發(fā)生都包含下列三大要素： 靜電的產(chǎn)生 靜電的累積 快速放電只要消除上面任意一點，

2、ESD就可被控制。4ESD 在 工 業(yè) 中 的 危 害 ESD現(xiàn)象會引起電子元器件的致命損傷，造成次品率的增加（產(chǎn)量減少）。人在地毯上行走，在工作臺上工作，操作普通材料等活動都會產(chǎn)生上千伏的靜電。如果靜電電壓的聚集到足夠的量,就會產(chǎn)生火花放電，使電子元器件、印刷電路板組件受損。特別是集成電路中功能元件體積小、電路密集，更易受到ESD損害。 左圖所示就是靜電放電所造成的損傷。 上圖：箭頭所示是半導體中靜電放電的損傷 點。 下圖：顯示了兩金屬連線間靜電放電所造成 的金屬搭接的細節(jié)。5ESD 在 工 業(yè) 中 的 危 害ESD損傷又分為硬擊傷和軟擊傷。 硬擊傷是一次性地造成器件的永久性失效，又稱即時失

3、效。 軟擊傷是造成器件的性能劣化，或參數(shù)的下降而成為隱患，又稱延時失效。 軟擊穿帶來的危害比硬擊穿更為危險。因為對于硬擊穿，一般可以在產(chǎn)品的檢測或調(diào)試過程中及時發(fā)現(xiàn)并予以調(diào)換。而軟擊穿在初期是難以發(fā)現(xiàn)的，往往器件的參數(shù)更本沒變化或稍有變化，但仍在正常范圍內(nèi)，并可正常工作，所以極易通過出廠前的檢驗而流入用戶手中。在使用過程中隨著時間的推移，到了一定時候這種軟擊穿發(fā)展成為元器件的永久性失效，大大影響了生產(chǎn)廠家的聲譽和經(jīng)濟效益的大問題。6ESD 在 工 業(yè) 中 的 危 害 污 染 在潔凈室中，無論過濾系統(tǒng)有多好，人員、機械和處理工序都可能將粒子帶入空氣，如果一個重要產(chǎn)品的表面在其常規(guī)的生產(chǎn)過程中帶上

4、靜電，如果沒有被消除的話，它的表面將會吸引懸浮于潔凈室空氣中的細微顆粒（電磁場越強，對顆粒吸引力越大），并很難使其脫離，以至于造成產(chǎn)品失效。7ESD 在 工 業(yè) 中 的 危 害 干擾微處理器/機械手的操作 現(xiàn)在大部分新的生產(chǎn)設備都有微處理控制，因而也對靜電放電引起的問題更敏感。裝配線上的機械手的一次靜電放電故障，可能足以導致整條生產(chǎn)線癱瘓。8 靜 電 與 動 力 電 的 區(qū) 別 動力電即通常所熟悉的插座中的電。它的特點是：當你在消耗它時（如吹電風扇），供電系統(tǒng)會持續(xù)供電，使它保持恒定的電壓和能量。 靜電的特點：能量是一次性的釋放的，而且持續(xù)的時間很短（通常約為200納秒）。這就是為什么我們不會

5、被如此高的靜電壓（100020000）擊傷的原因。帶電體帶電體 高電壓的靜電放電高電壓的靜電放電不帶電的或不受控的帶電體不帶電的或不受控的帶電體（過高或過低）（過高或過低）9 靜靜 電電 的的 產(chǎn)產(chǎn) 生生 摩 擦 起 電摩擦起電是由兩種不同類型的材料接觸并分離引起的。任何材料摩擦后都可能帶電，不論是導體或已經(jīng)接地。摩擦起電因素 材料的性質(zhì) 摩擦系數(shù) 接觸面的大小 分開的速度 環(huán)境的濕 度 10靜靜 電電 的的 產(chǎn)產(chǎn) 生生 右表為摩擦起電序列表。 序列表上端的材料與下端的材料摩擦后會失去電子而帶正電荷。 人手 石英石英 尼龍 羊毛 鋁鋁 鉻 鋼鋼 聚氨脂 聚乙烯 聚丙乙烯聚丙乙烯 聚氯乙烯 (P

6、VC) 硅硅聚四氟乙烯 (Teflon)+-11靜靜 電電 的的 產(chǎn)產(chǎn) 生生 感 應 帶 電A_ _ _ _ _ _ + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + + + + + +(1) 中性的導體“A”(2) “A” 被帶負電荷的“B”極化。 (4) 當“B”被移開，且斷開“A”的接地，導體“A”上只帶有正電荷。 (3) 當“A”接地后，負電荷被排放，物體只帶正電荷。 電場感應模式中感應引起的電場感應模式中感應引起的2 2個個ESDESD事件。事件。AAABB12靜靜 電電 的的 產(chǎn)產(chǎn) 生生 接 觸 帶 電A_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

7、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (1) 中性的導體“A”(2) 當“A”接觸帶負電荷的“B”物體時，“A”也會帶上負電荷。(3)最終“A”和“B”帶有等量的負電荷。AABB 接觸帶電是經(jīng)常遇到的現(xiàn)象。接觸帶電是經(jīng)常遇到的現(xiàn)象。13 靜靜 電電 放放 電電 的的 基基 本本 模模 式式 人體/機械放電模式Human body/Machine Model(HBM/MM)由外到內(nèi)的放電最常見的靜電放電模式。靜電通過手指/機器的探針對元器件放電。相關(guān)的標準ESD/EOS-S5.1(HBM),IEC61340-3-1(HBM), IEC61340-3-2(MM) 接 地 表 面元器件14 靜靜

8、電電 放放 電電 的的 基基 本本 模模 式式 充電元器件放電模式Charge Device Model(CDM)由內(nèi)向外的放電該模式主要來自于現(xiàn)代化的自動裝配和制造環(huán)境。是由于機械運動（通常為摩擦）使元器件帶電，當該元器件金屬接觸時產(chǎn)生放電現(xiàn)象。IC TUBE15靜靜 電電 放放 電電 的的 基基 本本 模模 式式 電磁場感應放電模式Field Induced Model(FIM)由內(nèi)到外的放電+-+ + +(a) 在靜電場中的元器件(b)第一次放電-+ + + -(c)元器件帶負電荷(d)第二次放電+ + +16 靜靜 電電 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法 有多種方法可用于防止元

9、器件免受ESD傷害。 產(chǎn)品設計時，設計人員會對ESD敏感的元器件作一些電路補償或一些外部的保護。 控制下面任意一點：防止靜電的產(chǎn)生防止靜電的累積17靜靜 電電 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法在正常生產(chǎn)中的防護 HBM的防護接地操作人員戴防靜電手腕帶，穿防靜電衣、鞋等。10 6 to 1011 Ohms106 Ohms106 OhmsEquipment防靜電手腕帶、腳腕帶或?qū)щ娦ぷ鞅砻婧驮O備導電/靜電消散性的包裝袋或盒子等18靜靜 電電 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法 CDM的防護接地使用抗靜電或靜電消散性的桌面對ESD敏感元器件的包裝、裝配以及儲存使用抗靜電或靜電消散性的

10、材料。 屏蔽袋 粉紅色防靜電袋+ + + + + +ESDSusceptibleParts- - - - - -19靜靜 電電 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法 FIM的防護在靜電防護區(qū)域內(nèi)禁止放置絕緣材料的物體。通過電離系統(tǒng)來中和靜電。FIM的防護是以上幾種中最困難的。+ + + + + + + + + - - - - - - - - - - - + 絕絕 緣緣 體體電離系統(tǒng)產(chǎn)生的離子電離系統(tǒng)產(chǎn)生的離子20靜靜 電電 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法 環(huán) 境地面工作表面設備潔凈室濕度 人人體的電荷衣服控制程序及定期檢查 材 料原材料生產(chǎn)的輔助用品包裝 其 它接地電離系統(tǒng)21

11、材材 料料 的的 特特 性性 絕 緣 材 料 電 荷 幾 乎 不 能 在 該 材 料 中 自 由 移 動。 但 是 靜 電 荷 極 易 在 該 材 料 上 積 聚， 且 活 動 性 差。 表 面 電 阻 11011ohms 如： 普 通 塑 料， 橡 膠， 玻 璃， 合 成 纖 維.。 導 電 材 料 電 荷 很 容 易 在 這 種 材 料 中 移 動。 靜 電 不 能 在 該 材 料 上 積 累， 而 將 通 過 該 材 料 快 速 放 電（ 時 間 短， 電 流 高）。 表 面 電 阻1105ohms 如： 水， 金 屬。 22 材材 料料 的的 特特 性性 靜 電 消 散 性 材 料 電

12、 荷 依 舊 可 以 在 這 種 材 料 中 運 動， 但 要 克 服 一 定 的 電 阻。 靜 電 通 過 這 種 材 料 將 緩 慢 的 放 電（ 低 電 流）， 可 以 防 止 對 產(chǎn) 品 的 傷 害。 表 面 電 阻：110511011ohms 如： 木 頭、 皮 革、 棉.。 抗 靜 電 材 料這 種 材 料 與 任 何 材 料 摩 擦 或 分 離 后 所 產(chǎn) 生 的 電 荷 相 當 小。 表 面 電 阻：110811011ohms如: 電膠木23 材材 料料 的的 特特 性性1.0 E +121.0 E +111.0 E +101.0 E +91.0 E +81.0 E +71.0

13、 E +61.0 E +51.0 E +41.0 E +30 ohm-cmVolume Resistivity ASTM D991Surface Resistance EOS/ESD S11.11Surface Resistivity ASTM D-257STATIC DISSIPATIVESTATIC DISSIPATIVECONDUCTIVEINSULATIVEINSULATIVECONDUCTIVE0 ohmSTATIC SHIELDING0 ohm/sq24ESD ESD 檢檢 測測 方方 法法 用于靜電防護的接地點的對地電阻檢測設備: 接地電阻表(搖表)要求: 4 (中國標準:電子元

14、器件制造防靜電標準) 1 (IEC/CECC標準)25ESD ESD 檢檢 測測 方方 法法 ESD地與大地間的電阻 (約1M)要求: Min. 750kohms萬用表(設置歐姆檔)接ESD地接大地26ESD ESD 檢檢 測測 方方 法法 桌面,桌墊以及放置ESD敏感元器件推車的表面電阻要求: 表面電阻 11041109ohms表面電阻表被測物（表面須平整且與測試表接觸良好）27ESD ESD 檢檢 測測 方方 法法 桌面,桌墊以及放置ESD敏感元器件推車的表面到ESD公共地的電阻要求: 7.51051109ohms表面電阻表被測物（表面須平整且與測試表接觸良好）ESD公共地28ESD ES

15、D 檢檢 測測 方方 法法 椅子的表面電阻要求: 1011011ohms表面電阻表29ESD ESD 檢檢 測測 方方 法法 椅子的靜電場要求: 100Volts靜電場表靜電場表的傳感器距被測物1英吋30ESD ESD 檢檢 測測 方方 法法 地面的表面電阻要求: 1011011ohms表面電阻表地面(必須平整并保持良好接觸)31ESD ESD 檢檢 測測 方方 法法 設備,工具,固定夾具以及測試儀(接地)ESD公共地設備的導電部分示波器(mV檔)要求:直接接觸關(guān)鍵元器件的部分1V32ESD ESD 檢檢 測測 方方 法法 電烙鐵要求: 直接接觸關(guān)鍵元器件的部分地區(qū) 1VESDESD公共地公共

16、地示示 波波 器器 （mV mV 檔）檔）33ESD ESD 檢檢 測測 方方 法法 電動螺絲刀要求:直接接觸關(guān)鍵元器件的部分1VESDESD公共地公共地示示 波波 器器 （mV mV 檔）檔）34ESD ESD 檢檢 測測 方方 法法 焊錫絲要求:直接接觸關(guān)鍵元器件的部分1VESDESD公共地公共地示示 波波 器器 （mV mV 檔）檔） 帶帶 彎彎 角角 的的 銅銅 管管35ESD ESD 檢檢 測測 方方 法法 人體模式要求: HBM10VESDESD公共地公共地示示 波波 器器 （mV mV 檔）檔） 金金 屬屬 圓圓 棒棒 操操 作作 員員 手手 腕腕 帶帶36ESD ESD 檢檢 測測 方方 法法 包裝材料、容器以及夾具的材料要求：100volts/inch(測量前需先摩擦被測物表面。) 被被 測測 物物 靜靜 電電 場場 表表 的的 傳傳 感感 器器 距距 被被 測測 物物 1 1 英英 寸寸37ESD ESD 檢檢 測測 方方 法法 包裝材料、容器以及夾具的材料的表面電阻要求: 10511011ohms (包裝材料) 101109ohms (夾具材料) 材材 料料 表表 面面 被被 測測 物物 需需 放放 于于 絕絕 緣緣 的的 材材 料