ESD靜電防護(hù)-PPT課件

1、靜 電 防 護(hù) 知 識(shí)靜電襲擊千萬不可小覷ESD的意思是“靜電釋放”的意思，它是英文：Electro-Static discharge 的縮寫，即“靜電放電”的意思。 ESD是本世紀(jì)中期以來形成的以研究靜電的產(chǎn)生、危害及靜電防護(hù)等的學(xué)科。因此，國際上習(xí)慣將用于靜電防護(hù)的器材統(tǒng)稱為“ESD”，中文名稱為靜電阻抗器。冬季需小心靜電傷身一.ESD知識(shí)介紹 靜電是一種客觀的自然現(xiàn)象，產(chǎn)生的方式多種，如接觸、摩擦等。靜電的特點(diǎn)是高電壓、低電量、小電流和作用時(shí)間短的特點(diǎn)。 人體自身的動(dòng)作或與其他物體的接觸，分離，摩擦或感應(yīng)等因素，可以產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的靜電。 靜電在多個(gè)領(lǐng)域造成嚴(yán)重危害。摩擦起電和人體

2、靜電是電子工業(yè)中的兩大危害。 持續(xù)干燥 小心靜電發(fā)威太夸張了吧？。生產(chǎn)過程中靜電防護(hù)的主要措施為靜電泄露、耗散、中和、增濕，屏蔽與接地。 人體靜電防護(hù)系統(tǒng)主要有防靜電手腕帶， 腳腕帶，工作服、鞋襪、帽、手套或指套等組成，具有靜電泄露，中和與屏蔽等功能 思考：生產(chǎn)防護(hù)工具有哪些呢？人體平常所感應(yīng)的靜電電壓在2-4KV以上，通常是由于人體的輕微動(dòng)作或與絕緣物的磨擦而引起的。也就是說，倘若我們?nèi)粘Ｉ钪兴鶐У撵o電電位與IC接觸，那么幾乎所有的IC都將被破壞，這種危險(xiǎn)存在于任何沒有采取靜電防護(hù)措施的工作環(huán)境中。靜電對IC的破壞不僅體現(xiàn)在電子元器件的制造工序當(dāng)中，而且在IC的組裝、遠(yuǎn)輸?shù)冗^程中都會(huì)對IC

3、產(chǎn)生破壞。 防護(hù)工具靜電的防護(hù) 1.接地 接地就是直接將靜電過一條線的連接泄放到大地，這是防靜電措施中最直接最有效的，對于導(dǎo)體通常用接地的方法，如人工帶防靜電手腕帶及工作臺(tái)面接地等。 接地通過以下方法實(shí)施： 人體通過手腕帶接地。 人體通過防靜電鞋（或鞋帶）和防靜電地板接地。 工作臺(tái)面接地。 測試儀器，工具夾，烙鐵接地。 防靜電地板，地墊接地。 防靜電周轉(zhuǎn)車，箱，架盡可能接地。 防靜電椅接地。 2.靜電屏蔽 靜電敏感元件在儲(chǔ)存或運(yùn)輸過程中會(huì)暴露于有靜電的區(qū)域中，用靜電屏蔽的方法可削弱外界靜電對電子元件的影響，最通常的方法是用靜電屏蔽袋和防靜電周轉(zhuǎn)箱作為保護(hù)。另外防靜電衣對人體的衣服具有一定的屏蔽

4、作用。 3.離子中和 A.防靜電儀表 手腕帶/腳帶/防靜電鞋綜合檢測儀用途：用于檢測手腕帶，腳帶，防靜電鞋是否符合要求。 測試腳帶 及防靜電鞋時(shí)，需增加一塊金屬板及儀表連接的導(dǎo)線。 除靜電離子風(fēng)機(jī)檢測儀用途：定期對離子風(fēng)機(jī)平衡度和衰減時(shí)間進(jìn)行檢測及校驗(yàn)以確保離子風(fēng)機(jī)工作在安全的指標(biāo)范圍。 靜電場探測儀用途：測量靜電場以反映靜電的存在，以電壓形式讀數(shù)，用來測試環(huán)境的靜電強(qiáng)度。一般受環(huán)境影響和靜電瞬間特性，很難真實(shí)反映實(shí)際情況。 靜電屏蔽袋測試儀用途：用于檢測靜電屏蔽袋的屏蔽效果。 表面電阻測量儀用途：用于測量材料表面電阻，體積電阻。 B.接地類防靜電產(chǎn)品 防靜電手腕帶：廣泛用于各種操作工位，手腕

5、帶種類很多，建議一般采用配有1兆歐姆電阻的手腕帶，線長應(yīng)留有一定余量。 防靜電手表：需要其它防靜電措施的補(bǔ)救（如：增設(shè)離子風(fēng)機(jī)，戴防靜電腳跟帶等）才能取得較好的防靜電效果。建議不要大量采用佩帶防靜電手表的方式。 防靜電腳帶/防靜電鞋：廠房使用防靜電地面后，應(yīng)配戴防靜電鞋帶或穿防靜電鞋，建議車間以穿防靜電鞋為主，可降低灰塵的引入。操作人員工再結(jié)合配帶防靜電手腕帶效果將會(huì)更佳。 防靜電臺(tái)墊：用于各工作臺(tái)表面的鋪設(shè)，各臺(tái)墊串上1兆歐電阻后與防靜電地可靠連接。 防靜電地板： 防靜電地板分為：PVC地板、聚胺脂地板、活動(dòng)地板。 防靜電蠟和防靜電油漆：防靜電蠟可用于各種地板表面增加防靜 電功能及使地板更加

6、明亮干凈 防靜電油漆可用于各種地板表面，也可涂于各種貨架，周轉(zhuǎn)箱等 容器上。 靜電的危害 靜電在我們的日常生活中可以說是無處不在，我們的身上和周圍就帶有很高的靜電電壓，幾千伏甚至幾萬伏。 平時(shí)可能體會(huì)不到，人走過化纖的地毯靜電大約是35000伏，翻閱塑料說明書大約7000伏，對于一些敏感儀器來講，這個(gè)電壓可能會(huì)是致命的危害。 靜電學(xué)主要研究靜電應(yīng)用技術(shù)，如靜電除塵、靜電復(fù)印、靜電生物效應(yīng)等。 更主要的是靜電防護(hù)技術(shù)，如電子工業(yè)、石油工業(yè)、兵器工業(yè)、紡織工業(yè)、橡膠工業(yè)以及興航與軍事領(lǐng)域的靜電危害，尋求減少靜電造成的損失 近年來隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用及電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，靜電

7、放電的電磁場效應(yīng)如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC）問題，已經(jīng)成為一個(gè)迫切需要解決的問題。 一方面，一些電阻率很高的高分子材料如塑料,橡膠等的制品的廣泛應(yīng)用以及現(xiàn)代生產(chǎn)過程的高速化, 使得靜電能積累到很高的程度. 另一方面，靜電敏感材料的生產(chǎn)和使用, 如輕質(zhì)油品, 火藥, 固態(tài)電子器件等, 工礦企業(yè)部門受靜電的危害也越來越突出,靜電危害造成了相當(dāng)嚴(yán)重的后果和損失。它可以在不經(jīng)意間將昂貴的電子器件擊穿，造成電子工業(yè)年損失達(dá)上百億美元。在興航工業(yè)，靜電放電造成火箭和衛(wèi)星發(fā)射失敗，干擾興航飛行器的運(yùn)行 靜電的產(chǎn)生 摩擦：在日常生活中，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，而產(chǎn)生靜電

8、的最通方法，就是摩擦生電。材料的絕緣性越好，越容易是使用摩擦生電。另外，任何兩種不同物質(zhì)的物體接觸后再分離，也能產(chǎn)生靜電。 感應(yīng)：針對導(dǎo)電材料而言，因電子能在它的表面自由流動(dòng)，如將其置于一電場中，由于同性相斥，異性相吸，正負(fù)離子就會(huì)轉(zhuǎn)移。 傳導(dǎo)：針對導(dǎo)電材料而言，因電子能在它的表面自由流動(dòng)，如與帶電物體接觸，將發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。靜電對電子工業(yè)的影響 集成電路元器件的線路縮小，耐壓降低，線路面積減小，使得器件耐靜電沖擊能力的減弱，靜電電場（Static Electric Field）和靜電電流（ESDcurrent）成為這些高密度元器件的致命殺手。同時(shí)大量的塑料制品等高絕緣材料的普遍應(yīng)用，導(dǎo)致產(chǎn)生靜

9、電的機(jī)會(huì)大增。日常生活中如走動(dòng)，空氣流動(dòng)，搬運(yùn)等都能產(chǎn)生靜電。人們一般認(rèn)為只有CMOS類的晶片才對靜電敏感，實(shí)際上，集成度高的元器件電路都很敏感。 A靜電對電子元件的影響 靜電吸附灰塵，改變線路間的阻抗，影響產(chǎn)品的功能與壽命。 因電場或電流破壞元件的絕緣或?qū)w，使元件不能工作（完全破壞）。 因瞬間的電場或電流產(chǎn)生的熱，元件受傷，仍能工作，壽命受損。 B、靜電損傷的特點(diǎn)： 隱蔽性人體不能直接感知靜電，除非發(fā)生靜電放電，但發(fā)生靜電放電，人體也不一定能有電擊的感覺。這是因?yàn)槿梭w感知的靜電放電電壓為2-3KV。 潛伏性有些電子元器件受到靜電損傷后性能沒有明顯的下降，但多次累加放電會(huì)給器件造成內(nèi)傷而形成

10、隱患，而且增加了器件對靜電的敏感性。已產(chǎn)生的問題并無任何方法可治愈。 隨機(jī)性電子元件什么情況下會(huì)遭受到靜電破壞呢？可以這么說，從一個(gè)元件生產(chǎn)后一直到它損壞以前所有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產(chǎn)生也具有隨機(jī)性。由于靜電的產(chǎn)生和放電都是瞬間發(fā)生的，及難預(yù)測和防護(hù)。 復(fù)雜性靜電放電損傷分板工作，因電子產(chǎn)品的精細(xì)，微小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而費(fèi)時(shí)、費(fèi)事、費(fèi)錢，要求較復(fù)雜的技術(shù)往往需要使用掃描電鏡等精密儀器，即使如此有些靜電損傷現(xiàn)象也 難以與其他原因造成的損傷加以區(qū)別，使人誤把靜電損傷失效當(dāng)作其它失效，這是對靜電放電損害未充分認(rèn)識(shí)之前，常常歸咎于早期失效或情況不明的失效 ，從而不自覺的掩蓋了失效的真正原因。

11、 靜電對電子產(chǎn)品損害的特點(diǎn)(1). 隱蔽性人體不能直接感知靜電除非發(fā)生靜電放電,但是發(fā)生靜電放電人體也不一定能有電擊的感覺,這是因?yàn)槿梭w感知的靜電放電電壓為23 KV,所以靜電具有隱蔽性。(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，但多次累加放電會(huì)給器件造成內(nèi)傷而形成隱患。因此靜電對器件的損傷具有潛在性。(3). 隨機(jī)性電子元件甚么情況下會(huì)遭受靜電破壞呢?可以這么說，從一個(gè)元件產(chǎn)生以后，一直到它損壞以前，所有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產(chǎn)生也具有隨機(jī)動(dòng)性性。其損壞也具有隨機(jī)動(dòng)性性。(4).復(fù)雜性靜電放電損傷的失效分析工作，因電子產(chǎn)品的精、細(xì)、微小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而費(fèi)時(shí)、

12、費(fèi)事、費(fèi)錢，要求較高的技術(shù)并往往需要使用掃描電鏡等高精密儀器。即使如此，有些靜電損傷現(xiàn)象也難以與其他原因造成的損傷加以區(qū)別，使人誤把靜電損傷失效當(dāng)作其他失效。這在對靜電放電損害未充分認(rèn)識(shí)之前，常常歸因于早期失效或情況不明的失效，從而不自覺地掩蓋了失效的真正原因。所以靜電對電子器件損傷的分析具有復(fù)雜性。二.什么是ESD？ 簡言之，ESD就是電荷的快速中和，電子工業(yè)每年花在這上面的費(fèi)用有數(shù)十億美元之多。我們知道所有的物質(zhì)都由原子構(gòu)成，原子中有電子和質(zhì)子。當(dāng)物質(zhì)獲得或失去電子時(shí)，它將失去電平衡而變成帶負(fù)電或正電，正電荷或負(fù)電荷在材料表面上積累就會(huì)使物體帶上靜電。電荷積累通常因材料互相接觸分離而產(chǎn)生，

13、也可由摩擦引起，稱為摩擦起電。 有許多因素會(huì)影響電荷的積累，包括接觸壓力、摩擦系數(shù)和分離速度等。靜電電荷會(huì)不斷積累，直到造成電荷產(chǎn)生的作用停止、電荷被泄放或者達(dá)到足夠的強(qiáng)度可以擊穿周圍物質(zhì)為止。電介質(zhì)被擊穿后，靜電電荷會(huì)很快得到平衡，這種電荷的快速中和就稱為靜電放電。由于在很小的電阻上快速泄放電壓，泄放電流會(huì)很大，可能超過20安培，如果這種放電通過集成電路或其他靜電敏感元件進(jìn)行，這么大的電流將對設(shè)計(jì)為僅導(dǎo)通微安或毫安級電流的電路造成嚴(yán)重?fù)p害 干燥的冬天，靜電無處不在 有多種模型可以用來表述器件如何受到損害，如人體模型(HBM)、機(jī)器模型(MM)、帶電器件模型(CDM)以及電場對器件的影響等。對

14、于自動(dòng)裝配設(shè)備而言，主要考慮后三種損壞模型(模式)，我們在下面分別進(jìn)行討論。 機(jī)器模型/模式 自動(dòng)裝配設(shè)備使用導(dǎo)軌、傳動(dòng)帶、滑道、元件運(yùn)送器和其他裝置來移動(dòng)器件使之按工藝要求的方向運(yùn)動(dòng)，如果設(shè)備設(shè)計(jì)不當(dāng)，傳動(dòng)帶和運(yùn)送系統(tǒng)上可能會(huì)積累大量電荷，這些電荷將在工藝過程中通過器件泄放。設(shè)備部件通過器件放電就稱為機(jī)器模型/模式。 帶電器件模型/模式 如果一個(gè)器件因某種原因累積了電荷并與一個(gè)帶電少的表面相接觸，電荷就會(huì)通過器件上的導(dǎo)電部分泄放。當(dāng)器件向其他材料放電時(shí)，就稱為帶電器件模式，用帶電器件模型表示。 電場影響 電場感應(yīng)會(huì)在IC阻性線路間產(chǎn)生電位差，引起絕緣體介質(zhì)擊穿。造成失效的另一個(gè)原因是器件上的

15、電荷在電場中會(huì)被極化，從而產(chǎn)生電位差并向異性電荷放電，形成雙重放電或中和。在ESD控制中使用了具有不同電阻特性的材料，這些材料用在自動(dòng)裝配設(shè)備中可以獲得理想的效果。描述材料電阻特性通常用表面電阻率或體電阻率。 表面電阻率 簡單地說表面電阻率就是同一表面上兩電極之間所測得的電阻值，將電極形狀和電阻值結(jié)合在一起通過計(jì)算可得到單位面積的電阻值?，F(xiàn)在市面上可以買得到讀數(shù)為單位面積電阻值的測量儀。 體電阻率 體電阻率是通過材料厚度的電阻值，單位是cm。 三.常見概念及應(yīng)用 導(dǎo)電材料 導(dǎo)電材料指表面電阻率和體電阻率分別小于106和106cm的材料。 耗散材料 耗散材料指表面電阻率和體電阻率分別小于1012

16、或1012cm的材料。 防靜電材料 “防靜電”指的是能夠抑制電荷累積，可以在材料制造過程中添加或者局部加入某種物質(zhì)得到這種特性。防靜電材料無需用表面或體電阻率表示。 導(dǎo)電添加劑和薄膜 如果由于成本或者其他設(shè)計(jì)上的原因只能使用塑料材料或復(fù)合材料時(shí)，可以使用添加劑改善靜電特性，將添加劑混入塑料材料中，根據(jù)添加劑和樹脂百分比不同可獲得所需的導(dǎo)電性或耗散性。 在樹脂中加入纖維可以使之獲得導(dǎo)電性或耗散性并增強(qiáng)強(qiáng)度，這種纖維可能本身就有導(dǎo)電性或者采用了表面電鍍工藝。雖然添加纖維可得到這些好處，但它也改變了收縮率和韌性。填充劑可以提供導(dǎo)電性和耗散性，增加強(qiáng)度，但常常會(huì)降低基體樹脂的硬度。傳送帶 傳送帶用來輸

17、送元件、PCB和其他器件，材料一般為塑料、纖維制品或橡膠。 如果傳送帶要接收從機(jī)器其他部分傳來的器件，那么它應(yīng)該采用耗散性材料。當(dāng)傳動(dòng)帶表面電阻率為1106時(shí)，它會(huì)使帶電器件放電速度太快，對器件造成損害；當(dāng)表面電阻在106109時(shí)，只要傳送帶通過轉(zhuǎn)輪滑輪和機(jī)架良好接地，傳送帶上就不會(huì)帶電。 三.常見概念及應(yīng)用 另一個(gè)要考慮的問題是傳送帶速度。如果傳送帶運(yùn)動(dòng)速度太快，器件放到傳送帶上時(shí)就可能會(huì)滑動(dòng)(或者器件保持不動(dòng)而傳送帶繼續(xù)在動(dòng))，這時(shí)就會(huì)形成摩擦生電，傳送帶如果接地能使電荷耗散掉，但是器件或PC板仍帶有電荷而會(huì)造成危害。 導(dǎo)向裝置和導(dǎo)軌 導(dǎo)向裝置和導(dǎo)軌用來提供通道或者使器件放于一個(gè)固定的位置

18、或保持一定的方向性，采用的材料應(yīng)能使電荷耗散掉并且防止器件摩擦生電。表面電阻率為106的材料具有良好耗散性而且不會(huì)損傷器件，如果送入的器件處于無靜電狀態(tài)，也可以使用導(dǎo)電性材料(表面電阻率低于106)。四.正確的防靜電操作規(guī)則 1 操作ESD元件時(shí)必須始終配戴不良好的接地的手帶，手帶須與人的皮膚相觸。 2 必須用保護(hù)罩運(yùn)送和儲(chǔ)存靜電敏感元件。 3 清點(diǎn)元器件時(shí)盡可能不將其從保護(hù)套中取出來。 4 只有在無靜電工作臺(tái)才可以將元件從保護(hù)套中取出來。 5 在無防靜電設(shè)備時(shí)，不準(zhǔn)將靜電敏感元件用手傳遞。 6 避免衣服和其它紡織品與元件接觸。 7 最好是穿棉布衣服和混棉料的短袖衣。 8 將元件裝入或拿出保護(hù)

19、套時(shí)，保護(hù)套要與抗靜電面接觸。 四.正確的防靜電操作規(guī)則 9 保護(hù)工作臺(tái)或無保護(hù)的器件遠(yuǎn)離所有絕緣材料。 10 當(dāng)工作完成后將元件放回保護(hù)套中。 11 必須要用的文件圖紙要放入防靜電套中，紙會(huì)產(chǎn)生靜電。 12 不可讓沒帶手帶者觸摸元件，對參觀者要留意這點(diǎn)。 13 不可在有靜電敏感的地方更換衣服。 14 取元件時(shí)只可拿元件的主體。 15 不可將元件在任何表面滑動(dòng)。 16 每日測試手帶。五.產(chǎn)品的靜電防護(hù)物料ESD管控 1、物料采購時(shí)需對有要求ESD防護(hù)的物料進(jìn)行采購要求，并保證其包裝和運(yùn)輸方法達(dá)到ESD防護(hù)要求。 2、倉庫對物料進(jìn)倉登記時(shí)除做一般數(shù)量、價(jià)格等信息確認(rèn)外，還需檢查其包裝有無達(dá)到要求

20、，對其未達(dá)要求的物料一律不予入倉。 3、品質(zhì)在來料檢驗(yàn)除對其功能檢驗(yàn)外還需對其包裝的ESD防護(hù)等防護(hù)項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)，達(dá)不到要求一律按不合品處理程序辦理。4、檢驗(yàn)合格后入倉的電子物料，需放在有ESD處理的貨架上，并保證其存放的包裝達(dá)到ESD要求。倉庫人員在物料點(diǎn)數(shù)、搬動(dòng)和對內(nèi)外發(fā)放過程中必須需佩帶靜電手環(huán)或用防靜電包裝箱或袋盛放。5、倉庫應(yīng)按生技部要求對倉庫進(jìn)行區(qū)域劃分，電子倉、半成品倉需進(jìn)行明顯的靜電標(biāo)識(shí)。對進(jìn)入電子倉和半成倉的人員進(jìn)行嚴(yán)格管控，達(dá)不到ESD要求的人員一律不充許進(jìn)入。6、倉庫主管需按照ESD 各項(xiàng)設(shè)施、材料之 阻抗一覽表、各種組件ESD損壞發(fā)生范圍要求對管理的相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)檢，并

21、填寫ESD測試記錄表 外協(xié)加工ESD管控1、外協(xié)廠審廠選定除了對基本的設(shè)備、管理制度、價(jià)格、交期、信譽(yù)等考察外，需對PCBA整個(gè)加工現(xiàn)場測試檢驗(yàn)其各種設(shè)備接地，作業(yè)人員及有接觸PCBA人員要求穿防靜電衣服、帶防靜電手套、拉線及各種料架等需要用防靜電材料，固定料架需測其接地電阻應(yīng)小于8歐姆（國標(biāo)要求10歐姆），有相關(guān)ESD防護(hù)規(guī)定及要求，檢查表、標(biāo)識(shí)等。根據(jù)上述要求品質(zhì)部人員需填寫外協(xié)加工ESD防護(hù)檢查表作為評定供應(yīng)商的依據(jù)。 2、評審合格后，進(jìn)行PCBA加工的過程中，IPQC需對首件生產(chǎn)做首件樣品確認(rèn)過程中的ESD要求進(jìn)行確認(rèn)，并對生產(chǎn)過程中ESD防護(hù)按要求進(jìn)行巡檢，填寫外協(xié)加工ESD防護(hù)檢查表進(jìn)行歸檔管理。 3、外發(fā)運(yùn)輸過程中必須用防靜電材料進(jìn)行包裝，否則一律不得入倉收貨。 廠內(nèi)生產(chǎn)過程及檢驗(yàn)ESD管控 1、所有的生產(chǎn)工作區(qū)域和檢測區(qū)域均需要有防靜電獨(dú)