ESD防電基礎(chǔ)知識培訓(xùn)講解(共35張)(PPT 35頁)

1、ESD基礎(chǔ)知識培訓(xùn) 制造總廠培訓(xùn)小組編輯:孫小蘭第1頁，共35頁。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)部有過熱或燒熔的現(xiàn)象電子產(chǎn)品產(chǎn)出率不高，品質(zhì)不穩(wěn)客戶投訴產(chǎn)品無故失效產(chǎn)品上的塵埃等污物難以持久清除，影響產(chǎn)品外觀，甚或影響對于產(chǎn)品進(jìn)行操作 第2頁，共35頁。definition 1、靜電學(xué) 靜電學(xué)是十八世紀(jì)以庫侖定律為基礎(chǔ)建立起來的，以研究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)的一個重要組成部分。 2、靜電就是物體表面過?；虿蛔愕撵o止電荷。 現(xiàn)象：冬天脫毛衣時，會聽到嚓嚓聲觸電橡膠棒磨擦后能吸附碎紙片第3頁，共35頁。3、ESD：Electrostati

2、c Discharge 靜電放電 ：具有不同靜電電位的物體，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，在靜電場的能量達(dá)到一定程度后，擊穿其間介質(zhì)而進(jìn)行放電的現(xiàn)象。 現(xiàn)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，造成的產(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，會看到閃光觸電第4頁，共35頁。ESD的產(chǎn)生途徑與類型一、產(chǎn)生途徑 靜電產(chǎn)生的最基本途徑就是兩種不同材料的物質(zhì)接觸和分離或摩擦或臨近電場的感應(yīng)。電子工業(yè)生產(chǎn)包括SMT貼片、裝配、品管、包裝到出貨的整個過程，其實(shí)就是

3、靜電產(chǎn)生的過程，所以對靜電防護(hù)的迫切性日益重要。第5頁，共35頁。家俱移動或設(shè)備移動引起的ESD人體接觸或移動引起的ESD機(jī)器引起的ESD三種類型ESD的產(chǎn)生類型第6頁，共35頁。靜電的危害主要有兩個方面：一是使元?dú)饧谰眯允В瑘?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。原因是第一種危害在檢測或調(diào)試過程中及時發(fā)現(xiàn)并予以更換，馬上可解決問題。而第二種在初期是很難發(fā)現(xiàn)的，因?yàn)樵獨(dú)饧?shù)下降并不是馬上就體現(xiàn)出來，很容易通過出廠前的檢驗(yàn)而流入用戶手中。那么隨著時間的推移，這些元?dú)饧蜁谰眯缘氖?。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)品品牌形

4、象。 ESD的危害第7頁，共35頁。ESD的危害 在電子工業(yè)生產(chǎn)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%RH時，操作工所帶的靜電電壓是6000V，而在環(huán)境濕度為65%90%RH時，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。 這也就是我們生產(chǎn)車間為什么要控制溫度和濕度的原因。那么有人會問，6000V的電壓為什么對人的身體沒有傷害呢？ 第8頁，共35頁。ESD vs. EOS Fail Signature第9頁，共35頁。靜電電壓介紹一下不同靜電電壓對于人體電擊的反應(yīng)：靜電壓（ V） 人體反應(yīng)1000 V 沒有感覺2000 V 手指外側(cè)有感覺

5、2500 V 放電部位有針蟹感，但不疼痛3000 V 有輕微和中等被針刺痛感4000 V 手指輕微覺痛，有較強(qiáng)的針刺痛感5000 V 手掌及手腕前部有電擊疼痛感6000 V 手指劇痛，手腕后部有強(qiáng)烈的電擊感 10000 V 整個手部劇痛，有電流通過感12000 V 因強(qiáng)烈電擊，故整個手部有強(qiáng)烈打擊感第10頁，共35頁。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，所有的過程都受到靜電的威脅。4、復(fù)雜性 分析靜電放電損傷的失效工作，往往需要使用掃描電鏡等高精密儀器。第11頁，共35頁。

6、為什么要提高人們的ESD防護(hù)意識？ 很多靜電問題都是由于人們沒有ESD意識而造成的。 這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)ESD損害發(fā)生在人的感覺以外，因?yàn)槿梭w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時就會損壞。 靜電的強(qiáng)度因?yàn)槲矬w材質(zhì)、磨擦與相對運(yùn)行的速度、壓力以及環(huán)境的溫度、濕度有密切的關(guān)系。人身的活動情形 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 1800

7、01500第12頁，共35頁。例如，較多IC分別被只有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，包括奔騰處理器，只要5伏就可毀掉。產(chǎn)生可以聽見“嘀噠”一聲的放電需要累積大約2000伏的電荷，而3000伏可以感覺小的電擊，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300-300010ECL500-150011SAW150-50012SCR680-1000

8、13SL-TTL/S-TTL300-250014TT/DTL/H-TTL380-700015膜式電阻300-3000元件的敏感電壓 第13頁，共35頁。電磁感應(yīng)產(chǎn)生ESD沖擊第14頁，共35頁。靜電放電模型 人體模型Human Body Model (HBM)機(jī)器模型(MM)Charged Device Model（CDM）第15頁，共35頁。ESD Models Comparison 第16頁，共35頁。Conductors vs. Insulators第17頁，共35頁。ESD的防護(hù)原則及方法 “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)

9、平衡崩潰后發(fā)生的偏向于一方的不穩(wěn)定狀態(tài)”。因此，要使這種不穩(wěn)定的狀態(tài)變成穩(wěn)定的中和狀態(tài)，這就是“除電”。除電的原理：靜電防護(hù)基本原則防止靜電荷的產(chǎn)生擬制靜電荷的積累迅速、安全、有效的消除已經(jīng)產(chǎn)生的靜電荷使電荷安全泄露第18頁，共35頁。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：使用離子風(fēng)機(jī)中和；方法二：控制環(huán)境溫度與濕度；增加濕度可減少靜電荷的產(chǎn)生和積聚機(jī)會方法三：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；在絕緣體的表面形成一層導(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；在儲存和運(yùn)輸時采用，把產(chǎn)品放在屏蔽容器內(nèi)，防

10、止外靜電場的干擾和影響以及在容器內(nèi)活動時，就不會產(chǎn)生靜電荷。第19頁，共35頁。導(dǎo)體的消除靜電方法導(dǎo)電體可通過接地方法實(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(裝置)的除電使機(jī)器接地就可簡單除電。作業(yè)人員(人體)的除電使用靜電環(huán)、導(dǎo)電鞋等可以使人身體上的靜電導(dǎo)走，就可除電。工作臺的除電使用防靜電墊，且導(dǎo)電墊子必須接地就可除電。第20頁，共35頁。ESD發(fā)生原理ESD發(fā)生原理： 當(dāng)集成電路（IC）經(jīng)受ESD時，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，放電回路的電阻幾乎為零，造成高達(dá)數(shù)十安培的瞬間放電尖峰電流，流入相應(yīng)的IC管腳。瞬間大電流會嚴(yán)重?fù)p傷I

11、C，局部發(fā)熱的熱量甚至?xí)诨杵苄?。ESD對IC的損傷還包括內(nèi)部金屬連接被燒斷，鈍化層受到破壞，晶體管單元被燒壞。第21頁，共35頁。ESD防護(hù)原理安全工作區(qū)域必須具有： 完整的導(dǎo)電材料及接地系統(tǒng)，使產(chǎn)生靜電的運(yùn)動物體及時的匯漏或中和。通常規(guī)定在該區(qū)域內(nèi)任意二點(diǎn)之間的靜電電壓不得超過100V。適當(dāng)?shù)撵o電安全工作區(qū)域有： 鋪有防靜電地墊、防靜電工作臺墊、操作者身著防靜電工作服，穿防靜電工作鞋、佩戴防靜電腕帶；有條件的置放離子風(fēng)機(jī)，使用低壓控溫烙鐵，并將系統(tǒng)共接大地，故又稱“等電位工作系統(tǒng)”或“零電位工作系統(tǒng)”。工作臺上及工作區(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

12、材料、紙制品等器具上。第22頁，共35頁。手機(jī)的ESD測試標(biāo)準(zhǔn) 1、靜電敏感器件人們把對靜電反應(yīng)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)是電磁兼容測量與試驗(yàn)中靜電放電抗擾度(ESD immunity)試驗(yàn)中的重要設(shè)備。 目的是為了檢驗(yàn)電子設(shè)備受到外來靜電放電時能否正常工作。第23頁，共35頁。ESD 測試標(biāo)準(zhǔn) 靜電放電

13、試驗(yàn)是電子產(chǎn)品重要試驗(yàn)之一靜電放電試驗(yàn)是電子產(chǎn)品重要試驗(yàn)之一，國家在80年代就制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定該標(biāo)準(zhǔn)第l版中將試驗(yàn)嚴(yán)酷等級劃分為1、2、3、4共四個等級，對應(yīng)的試驗(yàn)電壓分別為2、4、8、15kV?，F(xiàn)在執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是IEC 61000-4-2 Standard(IEC: nternational Electrotechnical Commission國際電工委員會) 我們實(shí)驗(yàn)室手機(jī)的ESD標(biāo)準(zhǔn)是：氣隙放電（也有人叫空氣放電）4KV，接觸放電8KV第24頁，共35頁。常見的防靜電用品 一、防靜電手環(huán)：由緊貼手腕的不銹鋼外殼通過線內(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

14、要求： 1、 靜電手環(huán)松緊帶要適中，不得松馳； 2、不銹鋼要與皮膚緊密接觸, 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)必須每班測試并記錄,不合格的應(yīng)立即更換； 6、不準(zhǔn)佩戴無線手環(huán)； (注:無線防靜電手環(huán)實(shí)際起不到立刻泄放人體攜帶的靜電荷作用。它是將人體電荷貯存起來，必須23小時放一次電，且最高靜電電壓為不超過500V。所以不推薦工廠使用。) 第25頁，共35頁。二、防靜電手腕帶測試儀:好的：亮綠燈、響壞的：亮紅燈、不響必須每班測試并記錄,不合格的應(yīng)立即更換三、防靜電手套：作用：能安全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須戴防靜電

15、手套，手套不允許有破損 情況；第26頁，共35頁。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)入車間必須穿防靜電鞋，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)入車間必須穿防靜電工衣； 必須保持干凈，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)入車間必須穿防靜電工帽； 頭發(fā)必須塞在帽內(nèi)。第27頁，共35頁。七、除靜電離子風(fēng)槍作用：中和物體上的靜電電荷,同時高速離子氣流將靜 電吸引的塵粒吹除,并阻止其再次吸引塵埃粒子. 要求：必須插上電源線才能產(chǎn)生離子；八、除靜電離子風(fēng)機(jī)作用：中和那些物體表面的可產(chǎn)生靜電電荷；

16、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：測量人體靜電綜合電阻 主要測量防靜電工鞋是否符合要求；第28頁，共35頁。幾種常見的認(rèn)識誤區(qū) 誤區(qū)1 人認(rèn)為如果帶了防靜手腕帶，工作服是多余的。這是由于人體上的，或衣服上的電荷，會通過防靜電手腕帶泄放到地。這是一個普遍的錯誤概念。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移動的，它會一直保留在絕緣體上，經(jīng)過一定的時間后中和掉或者與空氣中的離子中和。因此，你的袖子、腰帶等可能帶有幾千伏的電壓，這可能會使附近隔離的導(dǎo)體上感應(yīng)出電荷。因此工作人員需要穿上ESD工作服，將絕緣的衣服屏蔽起來，使衣服產(chǎn)生的靜電場最

17、小。誤區(qū)2 佩帶防靜電手腕帶沒有什么具體要求，只要帶了就能起到防靜電？在測試防靜電腕時：確信防靜電腕帶與手腕密切接觸；金屬導(dǎo)電物質(zhì)緊貼著皮膚；金屬扣環(huán)上的按扣很合適（對線圈中金屬扣環(huán)上的按扣施15磅的張力是安全的）；香蕉插頭彈簧彈性好，與香蕉插頭塞孔接觸緊密；線圈是否會有間歇中斷、臟物、油、（這將降低帶子的導(dǎo)電性能）。第29頁，共35頁。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)際起不到立刻泄放人體攜帶的靜電荷作用。它是將人體電荷貯存起來，必須23小時放一次電，且最高靜電電壓為不超過500V。所以不推薦工廠使用。 誤區(qū)4什么是最常見的靜電源？ 人在活動如行走，站起等活動中都會產(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，只要穿防上靜電工作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“連接”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；第30頁，共35頁。具體操作規(guī)范：1、所有人員進(jìn)入生產(chǎn)車間必須穿戴防靜電工衣、工帽、工鞋。防靜電工衣要求：必須保持干凈，袖口束緊、不能有破損。防靜電工帽要求：頭發(fā)必須塞在帽內(nèi)，避免發(fā)屑或碎發(fā)留在工作臺或產(chǎn)品中。2、防靜電手腕帶必須每日通過防靜電測試儀檢測。3、在SMT，維修線，PCBA加工，組裝，只要需接