ESD基礎知識培訓(講義)課件

1、ESD基礎知識培訓 制造總廠培訓小組編輯: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)內部有過熱或燒熔的現(xiàn)象電子產(chǎn)品產(chǎn)出率不高，品質不穩(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)品進行操作 第2頁，共35頁。definition 1、靜電學 靜電學是十八世紀以庫侖定律為基礎建立起來的，以研究靜止電荷及磁場作用規(guī)律的學科，是物理學中電磁學的一個重要組成部分。 2、靜電就是物體表面過剩或不足的靜止電荷。 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引起的物體間靜電電荷的轉移，在靜電場的能量達到一定程度后，擊穿其間介質而進行放電的現(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接觸和分離或摩擦或臨近電場的感應。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，其實就是

3、靜電產(chǎn)生的過程，所以對靜電防護的迫切性日益重要。第5頁，共35頁。家俱移動或設備移動引起的ESD人體接觸或移動引起的ESD機器引起的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：一是使元氣件永久性失效，報廢；二是使元氣件的性能降低和參數(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，因為元氣件參數(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而流入用戶手中。那么隨著時間的推移，這些元氣件就會永久性的失效。從而降低了元氣件的壽命，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：靜電壓（ V） 人體反應1000 V 沒有感覺2000 V 手指外側有感覺

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，手腕后部有強烈的電擊感 10000 V 整個手部劇痛，有電流通過感12000 V 因強烈電擊，故整個手部有強烈打擊感第10頁，共35頁。靜電對電子產(chǎn)品損害的特點 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。 這是因為大多數(shù)ESD損害發(fā)生在人的感覺以外，因為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時就會損壞。 靜電的強度因為物體材質、磨擦與相對運行的速度、壓力以及環(huán)境的溫度、濕度有密切的關系。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)生是指物質內部的正負

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體（絕緣體）帶靜電荷消除方法有：方法一：使用離子風機中和；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)生和積聚機會方法三：用防靜電導體制品取代非導體制品；方法四：采用靜電消除劑；在絕緣體的表面形成一層導電體的覆膜，使電子流過，象導體一樣，可令靜電荷完全分布并導走。方法五：采用靜電屏蔽；在儲存和運輸時采用，把產(chǎn)品放在屏蔽容器內，防

10、止外靜電場的干擾和影響以及在容器內活動時，就不會產(chǎn)生靜電荷。第19頁，共35頁。導體的消除靜電方法導電體可通過接地方法實現(xiàn)靜電消除。接地可以使導體上的靜電導走。機器(裝置)的除電使機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)、導電鞋等可以使人身體上的靜電導走，就可除電。工作臺的除電使用防靜電墊，且導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，造成高達數(shù)十安培的瞬間放電尖峰電流，流入相應的IC管腳。瞬間大電流會嚴重損傷I

11、C，局部發(fā)熱的熱量甚至會融化硅片管芯。ESD對IC的損傷還包括內部金屬連接被燒斷，鈍化層受到破壞，晶體管單元被燒壞。第21頁，共35頁。ESD防護原理安全工作區(qū)域必須具有： 完整的導電材料及接地系統(tǒng)，使產(chǎn)生靜電的運動物體及時的匯漏或中和。通常規(guī)定在該區(qū)域內任意二點之間的靜電電壓不得超過100V。適當?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機，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。手機的ESD測試標準 1、靜電敏感器件人們把對靜電反應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中靜電放電抗擾度(ESD immunity)試驗中的重要設備。 目的是為了檢驗電子設備受到外來靜電放電時能否正常工作。第23頁，共35頁。ESD 測試標準 靜電放電

13、試驗是電子產(chǎn)品重要試驗之一靜電放電試驗是電子產(chǎn)品重要試驗之一，國家在80年代就制定了相應的標準。標準規(guī)定該標準第l版中將試驗嚴酷等級劃分為1、2、3、4共四個等級，對應的試驗電壓分別為2、4、8、15kV。現(xiàn)在執(zhí)行的標準是IEC 61000-4-2 Standard(IEC: nternational Electrotechnical Commission國際電工委員會) 我們實驗室手機的ESD標準是：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1M電阻由導線,鐵夾接地.目的是將人體的靜電導到大地。 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,不合格的應立即更換； 6、不準佩戴無線手環(huán)； (注:無線防靜電手環(huán)實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：能使靜電從人體導向大地，從而消除人體靜電。要求：進入車間必須穿防靜電鞋，不允許穿嚴重磨損的防靜電鞋；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：進入車間必須穿防靜電工帽； 頭發(fā)必須塞在帽內。第27頁，共35頁。七、除靜電離子風槍作用：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、除靜電離子風機作用：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，要求離子風機來中和靜電荷；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。幾種常見的認識誤區(qū) 誤區(qū)1 人認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體上感應出電荷。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；金屬導電物質緊貼著皮膚；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

18、靜電，人體是最為常見的靜電源，因此人體的靜電防護是最為重要的。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，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，只要需接觸PCB板或靜電敏感元器件的人員都必

19、須佩帶防靜電腕帶。4、在生產(chǎn)線上接觸PCBA，LCD等物體時要求操作人員必須佩帶防靜電手套或手指套。未佩帶手套，手指套的操作人員不得碰及PCB板上的金手指，焊盤，或元器件。手套或手指套不允許有破損情況；5、維修人員在進行修理后，需要用無水酒精對金手指部位清洗，待其自然風干后再進行裝配。6、工作臺面及機器要經(jīng)常清潔，保持工作崗位清潔，整齊。第31頁，共35頁。防靜電相關措施第32頁，共35頁。示 例 圖第33頁，共35頁。謝 謝 大 家 ！創(chuàng)造卓越康佳,成就你我夢想!第34頁，共35頁。1、有時候讀書是一種巧妙地避開思考的方法。2022/8/172022/8/17Wednesday, August 17, 20222、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2022/8/172022/8/172022/8/178/17/2022 11:27:04 AM3、越是沒有本領的就越加自命不凡。2022/8/172022/8/172022/8/17Aug-2217-Aug-224、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。2022/8/172022/8/172022/8/17Wednesday, Au