ESD管理初級(jí)01

1、ESD1 你曾有被觸電的感覺嗎？接觸金屬門把手 2內(nèi)容大綱：靜電學(xué)史什么是靜電和靜電放電？IT生產(chǎn)中的靜電問題及危害如何控制預(yù)防靜電放電靜電放電檢測(cè)及檢測(cè)設(shè)備介紹3一、靜電學(xué)史古代人類對(duì)靜電的認(rèn)識(shí) 靜電學(xué)是電學(xué)中最古老的學(xué)科 2500年前左右,古希臘哲學(xué)家塔勒斯(Thales,640-546B.C.)在研究天然磁石的磁性時(shí)發(fā)現(xiàn)用絲綢、法蘭絨摩擦琥珀(Amber)之后也有類似于磁石能吸引輕小物體的性質(zhì)。所以，塔勒斯成為有歷史記載的第一個(gè)靜電實(shí)驗(yàn)者。電這個(gè)詞起源于希臘語(琥珀)。 公元三世紀(jì),晉朝張華的博物志中也有記載：“今人梳頭，解著衣，有隨梳解結(jié)，有光者，亦有咤聲”這里記載頭發(fā)因摩擦起電發(fā)出的

2、閃光和噼啪之聲。 4經(jīng)典靜電學(xué)基礎(chǔ)理論的建立（續(xù)） 電學(xué)之父WillianGilbert(英國人，1540-1603)重復(fù)了塔勒斯的實(shí)驗(yàn)。 他把這些用摩擦能帶電的物質(zhì)叫為“摩擦起電物體（Electrics）”。而把摩擦不能帶電的物體叫“非摩擦起電物體（no-electrics）”。 為了進(jìn)一步研究這些物體的吸引能力,Gilbert還發(fā)明了第一個(gè)驗(yàn)電器(versorium)用來檢驗(yàn)帶電物體。摩擦帶電后5經(jīng)典靜電學(xué)基礎(chǔ)理論的建立（續(xù)）富蘭克林（BenjaminFranklin，1706-1790）做了許多實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為有兩種電荷存在,即正電荷和負(fù)電荷。風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)。在風(fēng)箏上固定一根金屬線,以便從雷云中獲取

3、更多的電,雨淋濕了連結(jié)風(fēng)箏的細(xì)線,而這細(xì)線的一端連在萊頓瓶的一端,當(dāng)雷雨來臨時(shí),萊頓瓶上不斷產(chǎn)生火花。用絲綢線連結(jié)到放風(fēng)箏的細(xì)線上,用手拿著絲綢線而不是放風(fēng)箏的線,并把萊頓瓶接在連接絲綢線的前端,人必須站在室內(nèi)使得絲綢線不被淋濕。6經(jīng)典靜電學(xué)基礎(chǔ)理論的建立（續(xù)）法拉第（MichaelFaraday，1791-1867,英國人）是位偉大的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家之一。他引入了帶電體周圍電力線的概念。法拉第籠實(shí)驗(yàn)。拉第桶(Faradayice-pail)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)一帶電體接觸金屬桶的內(nèi)壁時(shí),電荷會(huì)轉(zhuǎn)移到桶的外表面,這種現(xiàn)象的發(fā)生與桶外是否存在電荷無關(guān)。庫侖（Charle Augustine de Coulomb，

4、1736-1806）1777年發(fā)明庫侖秤1785年庫侖設(shè)計(jì)制作了一臺(tái)精確的扭擺，用扭擺實(shí)驗(yàn)證明了同號(hào)電荷的斥力遵從平方反律庫侖定律 。Fqqr=122K7到底什么是靜電呢？8二、靜電基本知識(shí)靜電：靜電就是靜止不動(dòng)的電荷，它一般存在于物質(zhì)表面，正負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果，即物質(zhì)表面經(jīng)由某種過程（如摩擦）而失去或得到電子，使之帶靜止的電荷就稱之謂靜電。靜電放電： Electrostatic Discharge縮寫“ESD”。 處于不同靜電電位的兩個(gè)物體間的靜電電荷的轉(zhuǎn)移就是靜電放電在20世紀(jì)中期以后，隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，ESD問題越來越受到人們的重視。2.1靜電和靜電放電92.2 靜電

5、如何產(chǎn)生的?+-+-+一般來說，靜電會(huì)在當(dāng)兩個(gè)物體的接觸與分離（剝離）、摩擦、物體的變形、及離子附著等情況下產(chǎn)生。靜電是通過電子或離子轉(zhuǎn)移而形成的。靜電產(chǎn)生包括是正、負(fù)電荷發(fā)生分離的一切過程10靜電的實(shí)質(zhì)是存在剩余電荷。當(dāng)對(duì)物體施加一定能量時(shí)，使本來正負(fù)電荷量相等而處于中性狀態(tài)的物體變成其中任何一方過剩的狀態(tài)，這過剩的電量就稱為電荷(靜電荷)2.2 靜電如何產(chǎn)生的?（續(xù)）11 接觸起電 物體間的接觸，產(chǎn)生電荷的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生電。 分離起電 兩個(gè)相互接觸的物體，其間的電荷遷移將因接觸偶電層的出現(xiàn)而逐漸達(dá)到動(dòng) 態(tài)平衡時(shí)，從外部看是沒有電的，如果使兩者突然分離，它們將會(huì)分別帶上電量相等符號(hào)相反的電荷。LB

6、L Electronics, Inc.2.3 靜電產(chǎn)生的幾種形式12摩擦起電 當(dāng)兩種對(duì)電子有不同吸引力的材料相互摩擦，生電便會(huì)產(chǎn)生。任何材料之間都能摩擦生電。電子能否停留視它是導(dǎo)電體或是絕緣體。2.3 靜電產(chǎn)生的幾種形式（續(xù)）13+感應(yīng)起電 - - + + + - - + + + + + - - + + + + + - - + + + + + - - - 2.3 靜電產(chǎn)生的幾種形式（續(xù)）14遠(yuǎn)離帶電體：- - - - - - - -+15第二次靜電放電： - - - - - -16空氣和其它氣體的擊穿其他起電過程 熱電和壓電起電 亥姆霍茲層 噴射起電 液體中的金屬 流動(dòng)起電2.3 靜電產(chǎn)生的幾

7、種形式（續(xù)）172.4靜電放電形式 1安全泄放 一般情況下，在泄放電流小于5毫安時(shí)，就不會(huì)對(duì)元器件產(chǎn)生傷害，所以通過選擇合適的泄放電阻（I=U/R）將泄放電流控制在5毫安以下是安全的。2電暈放電 電暈放電是再不均勻電場中以局部擊穿形式表現(xiàn)出來的一種氣體放電現(xiàn)象。182.5人體靜電電壓與器件耐靜電能力人活動(dòng)產(chǎn)生的靜電電壓器件所能承受的靜電電壓器件人體靜電電壓幾千到幾萬伏幾百到幾千伏TFT-LCD使用的IC耐靜電能力在2000V 192.6帶電量的標(biāo)準(zhǔn)人體帶電量（kv）電擊的程度1.0完全沒有感覺3.0感到刺痛5.0手掌，甚至手腕感到發(fā)麻7.0手掌感到強(qiáng)烈疼痛，同時(shí)也覺得麻痹10.0整個(gè)手都覺得痛

8、，并且感到觸電12.0感覺到整個(gè)手受到強(qiáng)烈的沖擊雖然人體感覺不到1kv以下的靜電，可仍會(huì)成為生產(chǎn)線上各種事故的原因。20小 結(jié)：任何兩個(gè)不同材質(zhì)的物體接觸后再分離即可產(chǎn)生靜電。摩擦的實(shí)質(zhì)是一種接觸分離過程。帶電物體接近不帶電物體時(shí)會(huì)感應(yīng)靜電。器件的靜電敏感度不同，但大部分器件的靜電破壞電壓都只在幾百至幾千伏，而在干燥的環(huán)境中人活動(dòng)所產(chǎn)生的靜電可達(dá)到幾千伏到幾萬伏！213.1靜電問題-污染及靜電危害靜電ReticlesEquipment污染Contamination制程中斷Process Interruptions靜電 YieldMR HeadsDisk MediaFPD ScreensWafe

9、rs+-IntegratedCircuits靜電放電損害 ESD Damage三、IT生產(chǎn)中的靜電問題及危害223.2靜電放電在半導(dǎo)體生產(chǎn)中的影響半導(dǎo)體在靜電放電下被破壞 231吸附灰塵（縮短壽命）2放電破壞 (完全破壞)3放電電場或電流產(chǎn)生的熱（潛在損傷）4靜電放電產(chǎn)生電磁場（電磁干擾）3.3靜電對(duì)電子產(chǎn)品損害四種形式：243.4靜電對(duì)電子產(chǎn)品損害有哪些特點(diǎn)？1. 隱蔽性 人體感知的靜電放電電壓為23 KV。2. 潛在性 有些電子元器件受到靜電損傷后的性能沒有明顯的下降。3. 隨機(jī)性 從一個(gè)元件產(chǎn)生以后，一直到它損壞以前。4. 復(fù)雜性 分析困難掩蓋了失效的真正原因。25 了解和認(rèn)識(shí)了靜電，以

10、及知道了靜電的危害，那如何預(yù)防“靜電放電”呢？從原理入手！26 ESD防護(hù)基本原則是“一個(gè)中心，兩個(gè)基本點(diǎn)”。即以“等電位”為中心，從控制靜電的產(chǎn)生可控制靜電的消散兩方面進(jìn)行。使可能接觸敏感元器件的所有表面處于等電位狀態(tài)，防止ESD的發(fā)生，同時(shí)控制靜電的產(chǎn)生和消散兩個(gè)過程。 控制靜電的產(chǎn)生-對(duì)可能產(chǎn)生靜電的地方要防止靜電的聚集-控制工藝過程和工藝過程中材料的選擇； 控制靜電的消散-對(duì)已存在的電荷積累，快速而安全的將其瀉放和中和； 兩者共同作用的結(jié)果就有可能是靜電電壓不超過安全限度，達(dá)到靜電防護(hù)的目的 4.1 ESD防護(hù)目的和原則四、控制和預(yù)防靜電放電（ESD）27絕緣體-導(dǎo)電體之比較沒有電荷流

11、動(dòng)形成電荷島兩極可同時(shí)存在于同一物體上電荷被限制在表面電荷流到地面 傳到物件上電荷自由地流動(dòng) + + +- - - - -絕緣體導(dǎo)電體+284.2靜電損害的預(yù)防原理 抑制靜電電荷的積累和靜電電壓的產(chǎn)生；即采取措施減少高壓靜電放電帶來的危害，使之邊產(chǎn)生邊瀉放，以消除靜電的積累，并控制在安全范圍之內(nèi)。 安全、迅速、有效地消除已經(jīng)產(chǎn)生地靜電電荷； 294.3 ESD控制原理在大多數(shù)情況下，第三條導(dǎo)線（保護(hù)接地）交流設(shè)備接地是接地的最優(yōu)先選擇。4.3.1靜電導(dǎo)體 接地人員、設(shè)備靜電接地。30ESD控制原理（續(xù)）當(dāng)?shù)谌龡l交流設(shè)備接地 導(dǎo)線不能用到或不適用時(shí)，工作人員應(yīng)該通過腕帶或其它接地系統(tǒng)與靜電放電敏

12、感物件的一個(gè)導(dǎo)電性組件相連，以保證所有組件在同樣電位。布織薄帶 Fabric Cuff接地線 Coiled Ground Cord接地之連接點(diǎn) Banana GroundConnection 人員接地： 腕帶（0.81.2）X 10 6 ；鞋對(duì)地電阻 1 X 10 9 設(shè)備和工具接地： 1 .0 環(huán)境： 地面、貨架、活動(dòng)設(shè)備對(duì)地電阻 1 X 10 9 31ESD控制原理（續(xù)）離子產(chǎn)生器4.3.2靜電非導(dǎo)體 中和32ESD控制原理（續(xù)） 凡在生產(chǎn)現(xiàn)場必須或有可能發(fā)生接觸、分離、摩擦的材料，應(yīng)盡量選用在靜電序列表中位次靠近的材料。 1表面電阻率在1 10 5以下或體積電阻率在1 10 4 cm以下

13、的材料為導(dǎo)靜電材料。2表面電阻率在1 10 51 10 12或體積電阻率在1 10 4 10 11cm的材料為靜電耗散材料。4.3.3材料的選用：334.3.4控制人體靜電（人體靜電防護(hù)） 人體是最普遍存在的靜電危害源。對(duì)于靜電來說，人體是導(dǎo)體，所以可以對(duì)人體采取接地的措施1.使用防靜電地面/ 防靜電服/鞋/ 靜電從腳導(dǎo)到大地） 通過腳穿防靜電性地面、地墊、地毯，人員穿上防靜電鞋服/鞋，形成組合接地。 2.佩戴防靜電腕帶并接地（靜電從手導(dǎo)到大地） 通過手用以泄放人體的靜電。它由防靜電松緊帶、活動(dòng)按扣、彈簧軟線保護(hù)電阻及插頭或夾頭組成。松緊帶的內(nèi)層用防靜電紗線編織，外層用普通紗線編織。上述兩項(xiàng)措

14、施都是實(shí)用而有效的，應(yīng)視不同的場合選擇使用.34防靜電鞋與腕帶的使用中要注意哪些問題?使用腕帶操作時(shí)不允許斷開，否則會(huì)失去接地作用 。腕帶扣得不緊造成人體皮膚與腕帶的接觸電阻變大有些腕帶的電阻就是帶子本身的，當(dāng)帶觸及地時(shí)使其電阻大大減小，有可能因此造成對(duì)人體電擊的危險(xiǎn)。有些自稱是無線的腕帶，其效果遠(yuǎn)不如有線的好。在穿用防靜電鞋時(shí)應(yīng)在防靜電地面上工作才能使人體所帶的靜電導(dǎo)到大地，腕帶應(yīng)用專門的帶插座的接地線與地連結(jié)，要經(jīng)常檢查腕帶的電阻.35五、靜電檢測(cè)儀器基本配置1、帶電平面監(jiān)視儀靜電盤顯示靜電電壓值顯示時(shí)間功能：檢測(cè)靜電消除器的除靜電效果靜電水平。方法：通過設(shè)置初始靜電量和最低靜電量規(guī)格，用

15、靜電消除器進(jìn)行消除靜電盤上的靜電，測(cè)試出需要的時(shí)間和最終平衡后靜電盤的靜電電壓。規(guī)格：PLATE上電壓從1000 V降至100V的時(shí)間在1.2秒內(nèi)，平衡值在50V內(nèi)，該離子產(chǎn)生器是OK的，可正常使用 362、防靜電手腕帶測(cè)試儀 特點(diǎn)：可以在任何地點(diǎn)方便檢測(cè)各種接地系統(tǒng)的完好狀態(tài)，如腕帶和接地線、防靜電墊子和接地線等。確何工作人員人身安全。排除因靜電而導(dǎo)致產(chǎn)品損壞的可能性。連好接地線，用手按著墊板，如果接地系統(tǒng)安全，綠色“GOOD”燈亮且發(fā)生蜂鳴聲。低（紅色） 標(biāo)準(zhǔn)阻抗 R750K良好（綠色） 標(biāo)準(zhǔn)阻抗750KR10M高（紅色） 標(biāo)準(zhǔn)阻抗R10 M 外形尺寸 110*72*40MM重量 0.6KG373、靜電量測(cè)儀50mmPANELSTATIRON-DZ3使用STATIRON-DZ3量測(cè)，外觀參考右圖。使用方法如下：3.1 將靜電測(cè)試儀之POWER打到ON位置。3.2 DC/AC設(shè)置為DC。3.3 MAX/REAL設(shè)置為MAX。3.4 將赤色LED光焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)一零電位物體，距離 5cm，調(diào)整0-ADJ。校正靜電測(cè)試儀之基準(zhǔn)電位 為0.00V。3.5 測(cè)量時(shí)將赤色LED光焦點(diǎn)垂直于被測(cè)物體，距離5cm（現(xiàn)場測(cè)量，當(dāng)看到被測(cè)物體上赤色光圈中有深色聚光點(diǎn)時(shí)，即為合