ESD基礎(chǔ)知識培訓(xùn)(講義)ppt課件

1、ESD根底知識培訓(xùn) 制造總廠培訓(xùn)小組編輯:孫小蘭前 言在我們的電子工業(yè)中常見的一些問題：電子元件無故失效，并發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有過熱或燒熔的景象電子產(chǎn)品產(chǎn)出率不高，質(zhì)量不穩(wěn)客戶贊揚(yáng)產(chǎn)品無故失效產(chǎn)品上的塵埃等污物難以耐久去除，影響產(chǎn)品外觀，甚或影響對于產(chǎn)品進(jìn)展操作 definition 1、靜電學(xué) 靜電學(xué)是十八世紀(jì)以庫侖定律為根底建立起來的，以研討靜止電荷及磁場作用規(guī)律的學(xué)科，是物理學(xué)中電磁學(xué)的一個(gè)重要組成部分。 2、靜電就是物體外表過剩或缺乏的靜止電荷。 景象：冬天脫毛衣時(shí)，會(huì)聽到嚓嚓聲觸電橡膠棒磨擦后能吸附碎紙片3、ESD：Electrostatic Discharge 靜電放電 ：具有不同靜電電位的

2、物體，由于直接接觸或靜電感應(yīng)引起的物體間靜電電荷的轉(zhuǎn)移，在靜電場的能量到達(dá)一定程度后，擊穿其間介質(zhì)而進(jìn)展放電的景象。 景象：由此可見：靜電放電是在瞬間完成的，所以對于靜電引起的危害，呵斥的產(chǎn)品失效等問題，我們很難發(fā)現(xiàn)。 4、EOS: Electrical Overstress 電流或電壓過載definition 冬天晚上脫毛衣時(shí)，會(huì)看到閃光觸電ESD的產(chǎn)生途徑與類型一、產(chǎn)生途徑 靜電產(chǎn)生的最根本途徑就是兩種不同資料的物質(zhì)接觸和分別或摩擦或臨近電場的感應(yīng)。電子工業(yè)消費(fèi)包括SMT貼片、裝配、品管、包裝到出貨的整個(gè)過程，其實(shí)就是靜電產(chǎn)生的過程，所以對靜電防護(hù)的迫切性日益重要。家俱挪動(dòng)或設(shè)備挪動(dòng)引起的

3、ESD人體接觸或挪動(dòng)引起的ESD機(jī)器引起的ESD三種類型ESD的產(chǎn)生類型靜電的危害主要有兩個(gè)方面：一是使元?dú)饧谰眯允?，?bào)廢；二是使元?dú)饧男阅芙档秃蛥?shù)下降。 后一種危害比前一種危害更可怕，更危險(xiǎn)。緣由是第一種危害在檢測或調(diào)試過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)并予以改換，馬上可處理問題。而第二種在初期是很難發(fā)現(xiàn)的，由于元?dú)饧?shù)下降并不是馬上就表達(dá)出來，很容易經(jīng)過出廠前的檢驗(yàn)而流入用戶手中。那么隨著時(shí)間的推移，這些元?dú)饧蜁?huì)永久性的失效。從而降低了元?dú)饧膲勖?，也就影響了產(chǎn)品的壽命,更影響公司產(chǎn)品品牌籠統(tǒng)。 ESD的危害ESD的危害 在電子工業(yè)消費(fèi)過程中操作工人是最重要的靜電電荷源。 在環(huán)境濕度為10%20%

4、RH時(shí)，操作工所帶的靜電電壓是6000V，而在環(huán)境濕度為65%90%RH時(shí)，操作工所帶的靜電電壓是100V。 靜電電壓的數(shù)值是隨著環(huán)境濕度的高低而變化。 這也就是我們消費(fèi)車間為什么要控制溫度和濕度的緣由。那么有人會(huì)問，6000V的電壓為什么對人的身體沒有損傷呢？ ESD vs. EOS Fail Signature靜電電壓引見一下不同靜電電壓對于人體電擊的反響：靜電壓 V 人體反響1000 V 沒有覺得2000 V 手指外側(cè)有覺得2500 V 放電部位有針蟹感，但不疼痛3000 V 有細(xì)微和中等被針刺痛感4000 V 手指細(xì)微覺痛，有較強(qiáng)的針刺痛感5000 V 手掌及手腕前部有電擊疼痛感600

5、0 V 手指劇痛，手腕后部有劇烈的電擊感 10000 V 整個(gè)手部劇痛，有電流經(jīng)過感12000 V 因劇烈電擊，故整個(gè)手部有劇烈打擊感靜電對電子產(chǎn)品損害的特點(diǎn) 1、隱蔽性 人體感知的靜電放電電壓為2-3KV。2、潛在性 受靜電沖擊后元件性能沒有馬上明顯的下降。3、隨機(jī)性 從一產(chǎn)生到損壞以前，一切的過程都遭到靜電的要挾。4、復(fù)雜性 分析靜電放電損傷的失效任務(wù)，往往需求運(yùn)用掃描電鏡等高精細(xì)儀器。為什么要提高人們的ESD防護(hù)認(rèn)識？ 很多靜電問題都是由于人們沒有ESD認(rèn)識而呵斥的。 這是由于大多數(shù)ESD損害發(fā)生在人的覺得以外，由于人體對靜電放電的感知電壓約為3000伏，而許多電子元件在幾百伏甚至幾十伏

6、時(shí)就會(huì)損壞。 靜電的強(qiáng)度由于物體材質(zhì)、磨擦與相對運(yùn)轉(zhuǎn)的速度、壓力以及環(huán)境的溫度、濕度有親密的關(guān)系。人身的活動(dòng)情形 靜電電壓（V） 10-20%RH 65-90% RH走過化纖地毯 350001500拿TEFLON硅片架 300001200走過塑膠地板 12000250坐椅子上工作的人 6000100翻塑面說明書文件 7000600拿起普通聚乙烯袋 200001000坐聚氨脂泡沫墊上 180001500例如，較多IC分別被只需250伏和100伏的ESD電勢差所破壞，而越來越多的敏感的現(xiàn)代元件，包括奔騰處置器，只需5伏就可毀掉。產(chǎn)生可以聽見“嘀噠一聲的放電需求累積大約2000伏的電荷，而3000伏

7、可以覺得小的電擊，5000伏可以看見火花。序號類型 靜電破壞電壓（V） 1V MOS30-1802H MOS50-5003P MOS1005MOSFET100-2006JFET140-7007C MOS/N MOS250-30008線性電路（運(yùn)放器）180-25009肖特基二極管300-300010ECL500-150011SAW150-50012SCR680-100013SL-TTL/S-TTL300-250014TT/DTL/H-TTL380-700015膜式電阻300-3000元件的敏感電壓 電磁感應(yīng)產(chǎn)生ESD沖擊靜電放電模型 人體模型Human Body Model (HBM)機(jī)器模型

8、(MM)Charged Device ModelCDMESD Models Comparison Conductors vs. InsulatorsESD的防護(hù)原那么及方法 “除電與“去除靜電是不同的概念。正如“靜電是什么？前面所述，“靜電的產(chǎn)生是指物質(zhì)內(nèi)部的正負(fù)平衡解體后發(fā)生的偏向于一方的不穩(wěn)定形狀。因此，要使這種不穩(wěn)定的形狀變成穩(wěn)定的中和形狀，這就是“除電。除電的原理：靜電防護(hù)根本原那么防止靜電荷的產(chǎn)生擬制靜電荷的積累迅速、平安、有效的消除曾經(jīng)產(chǎn)生的靜電荷使電荷平安泄露絕緣體的除電方法常用的非導(dǎo)體絕緣體帶靜電荷消除方法有：方法一：運(yùn)用離子風(fēng)機(jī)中和；方法二：控制環(huán)境溫度與濕度；添加濕度可減少

9、靜電荷的產(chǎn)生和積聚時(shí)機(jī)方法三：用防靜電導(dǎo)體制品取代非導(dǎo)體制品；方法四：采用靜電消除劑；在絕緣體的外表構(gòu)成一層導(dǎo)電體的覆膜，使電子流過，象導(dǎo)體一樣，可令靜電荷完全分布并導(dǎo)走。方法五：采用靜電屏蔽；在儲(chǔ)存和運(yùn)輸時(shí)采用，把產(chǎn)品放在屏蔽容器內(nèi)，防止外靜電場的干擾和影響以及在容器內(nèi)活動(dòng)時(shí)，就不會(huì)產(chǎn)生靜電荷。導(dǎo)體的消除靜電方法導(dǎo)電體可經(jīng)過接地方法實(shí)現(xiàn)靜電消除。接地可以使導(dǎo)體上的靜電導(dǎo)走。機(jī)器(安裝)的除電使機(jī)器接地就可簡單除電。作業(yè)人員(人體)的除電運(yùn)用靜電環(huán)、導(dǎo)電鞋等可以使人身體上的靜電導(dǎo)走，就可除電。任務(wù)臺(tái)的除電運(yùn)用防靜電墊，且導(dǎo)電墊子必需接地就可除電。ESD發(fā)生原理ESD發(fā)生原理： 當(dāng)集成電路IC經(jīng)

10、受ESD時(shí)，放電回路的電阻通常都很小，無法限制放電電流。例如將帶靜電的電纜插到電路接口上時(shí)，放電回路的電阻幾乎為零，呵斥高達(dá)數(shù)十安培的瞬間放電尖峰電流，流入相應(yīng)的IC管腳。瞬間大電流會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷IC，部分發(fā)熱的熱量甚至?xí)诨杵苄?。ESD對IC的損傷還包括內(nèi)部金屬銜接被燒斷，鈍化層遭到破壞，晶體管單元被燒壞。ESD防護(hù)原理平安任務(wù)區(qū)域必需具有： 完好的導(dǎo)電資料及接地系統(tǒng)，使產(chǎn)生靜電的運(yùn)動(dòng)物體及時(shí)的匯漏或中和。通常規(guī)定在該區(qū)域內(nèi)恣意二點(diǎn)之間的靜電電壓不得超越100V。適當(dāng)?shù)撵o電平安任務(wù)區(qū)域有： 鋪有防靜電地墊、防靜電任務(wù)臺(tái)墊、操作者身著防靜電任務(wù)服，穿防靜電任務(wù)鞋、佩戴防靜電腕帶；有條件的置放離

11、子風(fēng)機(jī)，運(yùn)用低壓控溫烙鐵，并將系統(tǒng)共接大地，故又稱“等電位任務(wù)系統(tǒng)或“零電位任務(wù)系統(tǒng)。任務(wù)臺(tái)上及任務(wù)區(qū)域內(nèi)只能用防靜電工具和器具，靜電敏感的元件均不得存放在塑料制品、絕緣資料、紙制品等器具上。手機(jī)的ESD測試規(guī)范 1、靜電敏感器件人們把對靜電反響靈敏的電子器件稱靜電敏感器件Static Sensitive Device簡稱SSD。按靜電的敏感程度分三級。1級：靜電敏感電壓范圍0-1999V2級：靜電敏感電壓范圍2000-3999V3級：靜電敏感電壓范圍4000-15990V2、靜電放電發(fā)生器 (ESD Generator) 俗稱靜電放電槍(ESD gun)是電磁兼容丈量與實(shí)驗(yàn)中靜電放電抗擾度(

12、ESD immunity)實(shí)驗(yàn)中的重要設(shè)備。 目的是為了檢驗(yàn)電子設(shè)備遭到外來靜電放電時(shí)能否正常任務(wù)。ESD 測試規(guī)范 靜電放電實(shí)驗(yàn)是電子產(chǎn)品重要實(shí)驗(yàn)之一靜電放電實(shí)驗(yàn)是電子產(chǎn)品重要實(shí)驗(yàn)之一，國家在80年代就制定了相應(yīng)的規(guī)范。規(guī)范規(guī)定該規(guī)范第l版中將實(shí)驗(yàn)嚴(yán)酷等級劃分為1、2、3、4共四個(gè)等級，對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電壓分別為2、4、8、15kV。如今執(zhí)行的規(guī)范是IEC 61000-4-2 Standard(IEC: nternational Electrotechnical Commission國際電工委員會(huì)) 我們實(shí)驗(yàn)室手機(jī)的ESD規(guī)范是：氣隙放電也有人叫空氣放電4KV，接觸放電8KV常見的防靜電用品 一、

13、防靜電手環(huán)：由緊貼手腕的不銹鋼外殼經(jīng)過線內(nèi)1M電阻由導(dǎo)線,鐵夾接地.目的是將人體的靜電導(dǎo)到大地。 佩戴要求： 1、 靜電手環(huán)松緊帶要適中，不得松馳； 2、不銹鋼要與皮膚嚴(yán)密接觸, 不得隔以衣物； 3、鱷魚夾要夾持在地線上； 4、金屬扣環(huán)上的按扣緊； 5、靜電環(huán)必需每班測試并記錄,不合格的應(yīng)立刻改換； 6、不準(zhǔn)佩戴無線手環(huán)； (注:無線防靜電手環(huán)實(shí)踐起不到立刻泄放人體攜帶的靜電荷作用。它是將人體電荷儲(chǔ)存起來，必需23小時(shí)放一次電，且最高靜電電壓為不超越500V。所以不引薦工廠運(yùn)用。) 二、防靜電手腕帶測試儀:好的：亮綠燈、響壞的：亮紅燈、不響必需每班測試并記錄,不合格的應(yīng)立刻改換三、防靜電手套：

14、作用：能平安瀉放操作人員所帶的人體靜電荷。要求：接觸靜電敏感元器的人員必需戴防靜電手套，手套不允許有破損 情況；四、防靜電鞋作用：能使靜電從人體導(dǎo)向大地，從而消除人體靜電。要求：進(jìn)入車間必需穿防靜電鞋，不允許穿嚴(yán)重磨損的防靜電鞋；五、防靜電工衣作用：屏蔽人體身上衣服的靜電；要求：進(jìn)入車間必需穿防靜電工衣； 必需堅(jiān)持干凈，袖口束緊、不能有破損。六、防靜電工帽作用：屏蔽人體頭發(fā)的靜電；要求：進(jìn)入車間必需穿防靜電工帽； 頭發(fā)必需塞在帽內(nèi)。七、除靜電離子風(fēng)槍作用：中和物體上的靜電電荷,同時(shí)高速離子氣流將靜 電吸引的塵粒吹除,并阻止其再次吸引塵埃粒子. 要求：必需插上電源線才干產(chǎn)生離子；八、除靜電離子風(fēng)

15、機(jī)作用：中和那些物體外表的可產(chǎn)生靜電電荷；要求：對于絕緣體的靜電荷，要求離子風(fēng)機(jī)來中和靜電荷；九、人體靜電綜合測試儀作用：丈量人體靜電綜合電阻 主要丈量防靜電工鞋能否符合要求；幾種常見的認(rèn)識誤區(qū) 誤區(qū)1 人以為假設(shè)帶了防靜手腕帶，任務(wù)服是多余的。這是由于人體上的，或衣服上的電荷，會(huì)經(jīng)過防靜電手腕帶泄放到地。這是一個(gè)普遍的錯(cuò)誤概念。大多數(shù)衣服是絕緣或具有絕緣性能的。電荷在絕緣體上是不會(huì)挪動(dòng)的，它會(huì)不斷保管在絕緣體上，經(jīng)過一定的時(shí)間后中和掉或者與空氣中的離子中和。因此，他的袖子、腰帶等能夠帶有幾千伏的電壓，這能夠會(huì)使附近隔離的導(dǎo)體上感應(yīng)出電荷。因此任務(wù)人員需求穿上ESD任務(wù)服，將絕緣的衣服屏蔽起來

16、，使衣服產(chǎn)生的靜電場最小。誤區(qū)2 佩帶防靜電手腕帶沒有什么詳細(xì)要求，只需帶了就能起到防靜電？在測試防靜電腕時(shí)：確信防靜電腕帶與手腕親密接觸；金屬導(dǎo)電物質(zhì)緊貼著皮膚；金屬扣環(huán)上的按扣很適宜對線圈中金屬扣環(huán)上的按扣施15磅的張力是平安的；香蕉插頭彈簧彈性好，與香蕉插頭塞孔接觸嚴(yán)密；線圈能否會(huì)有間歇中斷、臟物、油、這將降低帶子的導(dǎo)電性能。誤區(qū)3無線防靜電手腕帶優(yōu)于有線的手腕帶 無線防靜電手環(huán)實(shí)踐起不到立刻泄放人體攜帶的靜電荷作用。它是將人體電荷儲(chǔ)存起來，必需23小時(shí)放一次電，且最高靜電電壓為不超越500V。所以不引薦工廠運(yùn)用。 誤區(qū)4什么是最常見的靜電源？ 人在活動(dòng)如行走，站起等活動(dòng)中都會(huì)產(chǎn)生靜電，人體是最為常見的靜電源，因此人體的靜電防護(hù)是最為重要的。誤區(qū)5要控制人體靜電，只需穿防上靜電任務(wù)服就能起到防靜電作用了？ 要降低人體靜電，最有效的措施是讓人體與大地相“銜接既“接地。因此，1、人要穿上防靜電鞋；2、鋪設(shè)防靜電地板；3、穿防靜電工衣；詳細(xì)操作規(guī)范：1、一切人員進(jìn)入消費(fèi)車間必需穿戴防靜電工衣、工帽、工鞋。防靜電工衣要求：必需堅(jiān)持干凈，袖口束緊、不能有破損。防靜電工帽要求：頭發(fā)必需塞在帽內(nèi)，防止發(fā)屑或碎發(fā)留在任務(wù)臺(tái)或產(chǎn)品中。2、防靜電手腕