培訓(xùn)課程(整機(jī)生產(chǎn)過程中的靜電防護(hù))

1、培訓(xùn)教材靜電防護(hù) 2021-07-30 陳金育.概述 目前，電子產(chǎn)品中廣泛運(yùn)用的電子元器件很多是敏感器件如MOS器件，所謂靜電敏感器件是指這些器件很容易遭到靜電的破壞而失效。提高靜電防護(hù)認(rèn)識(shí)，掌握靜電防護(hù)知識(shí)，熟習(xí)靜電防護(hù)措施是對(duì)每一個(gè)從事電子產(chǎn)品消費(fèi)人員的最根本要求。. 一，靜電的產(chǎn)生與危害1、靜電的產(chǎn)生 1).摩擦:在日常生活中，任何兩個(gè)不同材質(zhì)的物體接觸后再分別，即可產(chǎn)生靜電，而產(chǎn)生靜電的最普通方法，就是摩擦生電。資料的絕緣性越好，越容易是運(yùn)用摩擦生電。另外，任何兩種不同物質(zhì)的物體接觸后再分別，也能產(chǎn)生靜電；。2). 感應(yīng)： 針對(duì)導(dǎo)電資料而言，因電子能在它的外表自在流動(dòng)，如將其置于一電場

2、中，由于同性相斥，異性相吸，正負(fù)電子就會(huì)轉(zhuǎn)移。3). 傳導(dǎo)：針對(duì)導(dǎo)電資料而言，因電子能在它的外表自在流動(dòng)，如與帶電物體接觸，將發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。 .人身日?；顒?dòng)所帶的靜電日常生活中可以覺得到的靜電景象：如冬天在地毯上行走及接觸把手時(shí)的觸電感，在冬天穿毛衣時(shí)所產(chǎn)生的劈啪聲等。下表提供在沒有進(jìn)展防靜電治理的消費(fèi)環(huán)境里，電子工廠任務(wù)人員日常任務(wù)的產(chǎn)生的靜電強(qiáng)度和濕度的關(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 35000 1500 拿TEFLON硅片架 30000 1200 走過塑膠地板 12000 250 坐椅子上工作的人 6000 100 翻塑面說明

3、書文件 7000 600 拿起普通聚乙烯袋 20000 1000 從墊有聚氨基甲酸泡沫的工作椅上站起 18000 1500 .可見添加環(huán)境濕度能降低靜電電壓。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，人體帶靜電5萬伏時(shí)沒有不適的覺得，帶上8萬伏高壓靜電時(shí)依然面帶淺笑，10萬伏最高實(shí)驗(yàn)過12萬伏時(shí)也沒有生命危險(xiǎn)！術(shù)語及定義 1. 靜電：物體外表過?；蛉狈Φ撵o止的電荷;2. 靜電場：靜電在其周圍構(gòu)成的電場;3. 靜電放電：兩個(gè)具有不同靜電電位的物體，由于直接接觸或靜電場 感應(yīng)引起兩物體間的靜電電荷的轉(zhuǎn)移。靜電電場的能量到達(dá)一定程 度 后，擊穿其間介質(zhì)而進(jìn)展放電的景象就是靜電放電。ESD是英文 Electrostatics Disc

4、harge的縮寫，即“靜電放電的意思;4. 靜電敏感度：元器件所能接受的靜電放電電壓;5. 靜電敏感器件：對(duì)靜電放電敏感的器件;6. 接地 ：電氣銜接到能供應(yīng)或接受大量電荷的物體，如大地，船等;7. 中和： 利用異性電荷使靜電消逝;8. 防靜電任務(wù)區(qū)：配備各種防靜電設(shè)備和器材，能限制靜電電位，具有明確的區(qū)域界限和專門標(biāo)志的適于從事靜電防護(hù)操作的任務(wù)場地。.2、靜電的危害集成電路中功能元件因體積小、電路密集更容易遭到靜電損害；電子零件在搬運(yùn)過程中由于摩擦、振動(dòng)或沖擊也會(huì)遭到靜電損害。同時(shí)大量的塑料制品等高絕緣資料的普遍運(yùn)用靜電資料包括：塑料活頁、設(shè)備外罩、磁盤、塑料文件夾/活頁維護(hù)袋、N次貼、塑

5、料筆、泡沫包裝、塑料設(shè)備遮蓋物、文件圖紙、塑料任務(wù)轉(zhuǎn)移單以及個(gè)人用品錢包、外套、快餐盒、梳子、洗液瓶等等。留意不要把象以上這些不需求的物品帶到任務(wù)區(qū)域。 導(dǎo)致產(chǎn)生靜電的時(shí)機(jī)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。人們普通以為只需CMOS類的晶片才對(duì)靜電敏感，實(shí)踐上，集成度高的元器件電路都很敏感。A靜電對(duì)電子元件的影響1 靜電吸附灰塵，改動(dòng)線路間的阻抗，影響產(chǎn)品的功能與壽命。2 因電場或電流破壞元件的絕緣或?qū)w，使元件不能任務(wù)完全破壞。3 因瞬間的電場或電流產(chǎn)生的熱，元件受傷，仍能任務(wù)，壽命受損。.B、靜電損傷的特點(diǎn)：1.隱蔽性，在靜電放電呵斥的電子產(chǎn)品的損害當(dāng)中，活動(dòng)的人體帶電是

6、一個(gè)重要要素。普通情況下，人體所帶靜電電位都在1-2KV范圍，在此電壓程度上的靜電人體普通并無直觀覺察，而電子元器件卻在不知不覺中損壞。這些敏感組件中的極微小電路會(huì)遭到人們所無法偵測到的靜電破壞。請(qǐng)記得，人體只可以覺得到超越3,000V的靜電壓，但部分敏感組件所可以接受的卻僅有20V。2.埋伏性，有些電子元器件遭到靜電損傷后性能沒有明顯的下降，但多次累加放電會(huì)給器件呵斥內(nèi)傷而構(gòu)成隱患，而且添加了器件對(duì)靜電的敏感性。已產(chǎn)生的問題并無任何方法可治愈。3.隨機(jī)性，電子元件什么情況下會(huì)遭遭到靜電破壞呢？可以這么說，從一個(gè)元件消費(fèi)后不斷到它損壞以前一切的過程都遭到靜電的要挾，而這些靜電的產(chǎn)生也具有隨機(jī)性

7、。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)。4.復(fù)雜性，靜電放電損傷分板任務(wù)，因電子產(chǎn)品的精細(xì)，微小的構(gòu)造特點(diǎn)而費(fèi)時(shí)、費(fèi)事、費(fèi)錢，要求較復(fù)雜的技術(shù)往往需求運(yùn)用掃描電鏡等精細(xì)儀器，即使如此有些靜電損傷景象也難以與其他緣由呵斥的損傷加以區(qū)別，使人誤把靜電損傷失效當(dāng)作其它失效，這是對(duì)靜電放電損害未充分認(rèn)識(shí)之前，經(jīng)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緣由。5.嚴(yán)重性，ESD問題外表上看來只影響了制廢品的用家，但實(shí)踐上亦影響了各層次的制造商，如：保用費(fèi)、維修及公司的聲譽(yù)等等。 .C、靜電損傷的類型：1、突發(fā)性完全失效即時(shí)失效這種類型指由于靜電放電呵斥電子元器件本身短

8、路、開路、功能喪失或參數(shù)不合格等。 據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料闡明，在受靜電損傷的半導(dǎo)體器件中，突發(fā)性完全失效約占失效總數(shù)的10%。2、潛在性緩慢失效延時(shí)失效這種類型指帶電體所帶靜電位或存儲(chǔ)的靜電能量較低，或靜電放電時(shí)電路中有限流電阻存在，那么，一次靜電放電脈沖能夠缺乏以引起電子元器件的完全失效，但它會(huì)在元器件內(nèi)部呵斥輕度損傷，使器件的參數(shù)緩慢變壞，直至在某一不可欲測的時(shí)辰發(fā)生失效，喪失任務(wù)才干，導(dǎo)致返工、返修或報(bào)廢。這種失效事先難以檢測，呵斥難以被人們發(fā)現(xiàn)的“軟擊穿景象，給產(chǎn)品留下潛在的隱患，直接影響著電子產(chǎn)品的質(zhì)量、壽命、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，不僅提高了消費(fèi)本錢還會(huì)招致客戶不稱心，直接影響企業(yè)的效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)

9、資料闡明潛在性緩慢失效占電子靜電放電失效總數(shù)的90%，因此其危害性甚大。.以下是經(jīng)過測試的一些電子器件所能接受靜電破壞的靜電電壓。器件類型 靜電破壞電壓(V) 器件類型 靜電破壞電壓(V)VMoS VMOSFET簡稱Vmos管或功率場效應(yīng)管，全稱為V型槽mos場效應(yīng)管-301800 OP-AMP運(yùn)算放大器 -1902500 M0SFET場效應(yīng)管 -100200 JEFT場效應(yīng)晶體管-1401000 GaAsFET砷化鎵場效應(yīng)晶體管 -100300 SCL 6801000 EPROM (可擦除可編程ROM ) 100 STTL 3002500 CMoS 2502000 DTL 3807000 H

10、MOS 50500 肖特基二極管 3003000 EDMOS 2001000 雙極型晶體管 3807000 ECL 3002500 石英壓電晶體 10000 .二、ESD三種型式 1. 人體型式：即指當(dāng)人體活動(dòng)時(shí)身體和衣服之間的摩擦產(chǎn)生摩擦電荷。當(dāng)人們手持ESD敏感的安裝而不先拽放電荷到地，摩擦電荷將會(huì)移向ESD敏感的安裝而呵斥損壞。2微電子器件帶電型式：既指這些ESD敏感的安裝，尤其對(duì)塑料件，當(dāng)在自動(dòng)化消費(fèi)過程中，會(huì)產(chǎn)生摩擦電荷，而這些摩擦電荷經(jīng)過低電阻的線路非常迅速地瀉放到高度導(dǎo)電的結(jié)實(shí)接地外表，因此呵斥損壞；或者經(jīng)過感應(yīng)使ESD敏感的安裝的金屬部分帶電而呵斥損壞。3場感類型式：即有強(qiáng)電場

11、圍繞，這能夠來之于塑性資料或人的衣服，會(huì)發(fā)生電子轉(zhuǎn)化跨過氧化層。假設(shè)電位差超越氧化層的介電常數(shù)，側(cè)會(huì)產(chǎn)生電弧以破壞氧化層，其結(jié)果為短路。4其它還有：機(jī)器方式、場加強(qiáng)模型、人體金屬模型、電容耦合模型、懸浮器件模型。 .三、靜電防護(hù) 1.靜電防護(hù)的資料 分為靜電屏蔽資料、抗靜電資料、靜電耗散資料。靜電屏蔽資料指可防止靜電釋放穿透的資料；抗靜電資料是在運(yùn)用中不會(huì)產(chǎn)生靜電，但會(huì)被釋放穿透的資料；靜電耗散資料有足夠的傳導(dǎo)性，能使靜電電荷經(jīng)過其外表散失。2.靜電的防護(hù)的方法1. 接地法接地能消除導(dǎo)體上的靜電，接地電阻應(yīng)小于100歐，絕緣體直接接地反而容易發(fā)生靜電放電，應(yīng)在絕緣體與地之間堅(jiān)持106109歐的

12、電阻；是防靜電措施中最直接最有效的，對(duì)于導(dǎo)體通常用接地的方法，如人工帶防靜電手腕帶及任務(wù)臺(tái)面接地等。接地經(jīng)過以下方法實(shí)施：1 人體經(jīng)過手腕帶接地。2 人體經(jīng)過防靜電鞋或鞋帶和防靜電地板接地。3 任務(wù)臺(tái)面接地。4 測試儀器，工具夾，烙鐵接地。5 防靜電地板，地墊接地。6 防靜電轉(zhuǎn)運(yùn)車，箱，架盡能夠接地。7 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減弱外界靜電對(duì)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)箱作為維護(hù)。另外防靜電衣對(duì)人體的衣服具有一定的屏蔽作用。3. 離子中和絕緣體往往是易產(chǎn)生靜電，對(duì)絕緣體靜電的消除，用接地方法

13、是無效的，通常采用的方法是離子中和部分采用屏蔽，即在任務(wù)環(huán)境中用離子風(fēng)機(jī)等，提供一等電位的任務(wù)區(qū)域。因此在防靜電資料和防靜電設(shè)備中，均是按這三種方式派生出來的產(chǎn)品，可分為防靜電儀表，接地系統(tǒng)類防靜電產(chǎn)品，屏蔽類防靜電包裝，運(yùn)輸及儲(chǔ)存防靜電資料，中和類靜電消除設(shè)備，以及其它防靜電用品。 4.工藝控制法A.防靜電儀表1.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 靜電鞋能否符合要求。2.測試腳帶 及防靜電鞋時(shí)，需添加一塊金屬板及儀表銜接的導(dǎo)線。3.除靜電離子風(fēng)機(jī)檢測儀用途：定期對(duì)離子風(fēng)機(jī)平衡度和衰減時(shí)間進(jìn)展檢測及校驗(yàn)以確保離子風(fēng)機(jī)任務(wù)在平安的目的范圍。4.靜電場探測儀用途：丈量

14、靜電場以反映靜電的存在，以電壓方式讀數(shù)，用來測試環(huán)境的靜電強(qiáng)度。普通受環(huán)境影響和靜電瞬間特性，很難真實(shí)反映實(shí)踐情況。5.靜電屏蔽袋測試儀用途：用于檢測靜電屏蔽袋的屏蔽效果。6.外表電阻丈量儀用途：用于丈量資料外表電阻，體積電阻。 .B.接地類防靜電產(chǎn)品1.防靜電手腕帶：廣泛用于各種操作工位，手腕帶種類很多，建議普通采用配有1兆歐姆電阻的手腕帶，線長應(yīng)留有一定余量。2.防靜電手表：需求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干獲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。3.防靜電腳帶/防靜電鞋：廠房運(yùn)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

15、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。4.防靜電臺(tái)墊：用于各任務(wù)臺(tái)外表的鋪設(shè)，各臺(tái)墊串上1兆歐電阻后與防靜電地可靠銜接。 5. 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外表添加防靜電功能及使地板更加亮堂干凈防靜電油漆可用于各種地板外表，也可涂于各種貨架，周轉(zhuǎn)箱等容器上。 .C.屏蔽類防靜電包裝運(yùn)輸及儲(chǔ)存資料1.防靜電周轉(zhuǎn)箱、防靜電元件盒：用于車間單板和部件的周轉(zhuǎn)，運(yùn)輸 及儲(chǔ)存。2.防靜電屏蔽袋：用于單板和部件的包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存，具有一定的防潮效果。3.防靜電膠帶：用于各種包裝箱等4.防靜電IC料

16、條及IC托盤：用于消費(fèi)車間IC元器件的儲(chǔ)存、搬運(yùn)。禁止在運(yùn)用前，露天存放IC；或拆開包裝運(yùn)輸。5.防靜電貨架、手推車及任務(wù)臺(tái)：防靜電貨架、手推車廣泛用于電子裝配車間的單板、部件的周轉(zhuǎn)，搬運(yùn)等。防靜電貨架及任務(wù)臺(tái)要有防靜地銜接，手推車上的防靜電墊應(yīng)有金屬鏈與防靜電地接觸6.防靜電任務(wù)服任務(wù)鞋：在具有靜電敏感元器件，具有一定干凈度要求的加工車間，普通應(yīng)嚴(yán)厲要求員工穿戴防靜電任務(wù)服任務(wù)鞋7.防靜電手指套：如操作工位員工需經(jīng)常手拿工件或靜電敏感元器件時(shí)，有必要戴防靜電手指套。D.中和類設(shè)備離子風(fēng)機(jī)、風(fēng)槍 .四、防靜電的普通工藝規(guī)程要求1、 將1兆歐的電阻連通后再接地，并佩戴防靜電手腕帶操作；2、 涉及

17、到操作靜電敏感器件的桌臺(tái)面須采用防靜電臺(tái)墊3、 ESD敏感型器件必需用靜電屏蔽與防靜電器具轉(zhuǎn)運(yùn)。4、 預(yù)備開封、測試靜電敏感器件時(shí)必需在防靜電任務(wù)臺(tái)上進(jìn)展，有 條件的可配用離子空氣發(fā)生器去除空氣中的電荷5、 組裝所用的焊接設(shè)備及成形工裝設(shè)備都必需接地，焊接工具運(yùn)用 內(nèi)熱式烙鐵，接地要良好，接地電阻要小6、 電源供電系統(tǒng)要改裝用變壓器進(jìn)展隔離，地線要可靠，防止懸浮 地線，接地電阻小于10歐姆7、 產(chǎn)品測試時(shí)，在電源接通的情況下，不能隨意插拔器件，必需在 關(guān)掉電源的情況下插拔。8、 凡ESD敏感型器件不應(yīng)過早地拿出原封裝，要正確按操作，盡量 不能摸ESD敏感型器件管腿。9、 用波峰焊接時(shí)，焊料和傳

18、送系統(tǒng)必需接地。10、任務(wù)臺(tái)面鋪設(shè)防靜電臺(tái)墊后接地；11、操作人員穿戴防靜電工衣、工鞋；12、地面鋪設(shè)防靜電地板或?qū)щ娤鹉z地墊；.五.附：ESD防護(hù)大致可分為ESD控制區(qū)域、人員接地、設(shè)備接地和操作幾個(gè)方面。1ESD控制區(qū)域ESD控制區(qū)域指不受維護(hù)的靜電敏感元器件可以操作的任何區(qū)域。 ESD控制區(qū)域必需用張貼信號(hào)標(biāo)簽和邊境限明顯標(biāo)示。在ESD控制區(qū)域應(yīng)設(shè)置警告標(biāo)志，常用的警告標(biāo)識(shí)分兩類， ESD敏感符號(hào)， ESD防護(hù)符號(hào)。2人體靜電的消除對(duì)每一個(gè)從事電子產(chǎn)品消費(fèi)的人員，都應(yīng)該進(jìn)展靜電防護(hù)知識(shí)的普及教育和培訓(xùn)，加強(qiáng)他們的靜電防護(hù)認(rèn)識(shí)，這樣就可以防止無處不在的靜電對(duì)電子產(chǎn)品的破壞。在靜電控制區(qū)域的

19、每一個(gè)操作人員要遵守以下規(guī)那么：1進(jìn)入靜電防護(hù)區(qū)，必需穿上防靜電任務(wù)服及導(dǎo)電鞋，并經(jīng)過靜電測試。防靜電任務(wù)服主要由防靜電布料制成，這種布料中含有一定比例的導(dǎo)電纖維，經(jīng)過導(dǎo)電纖維的電暈放電和泄露作用可以消除服裝上的靜電。穿防靜電服時(shí)，衣袖應(yīng)該與皮膚接觸，里面的衣服不能漏出來，扣緊領(lǐng)口以下的第一個(gè)紐扣，袖口的紐扣也應(yīng)扣緊。靜電鞋必需有一個(gè)可見的帶子以示它們是靜電鞋，進(jìn)入消費(fèi)區(qū)域前，必需經(jīng)過測試。腳腕帶可用做人員在靜電地板上接地：.2在接觸靜電敏感器件前，必需帶防靜電手環(huán)。在消費(fèi)區(qū)域，一切人員的頭發(fā)不可把眼睛遮住，過肩的頭發(fā)必需扎起來，不可披頭分發(fā)，接觸元器件和印制板時(shí)，必需帶手指套或ESD手套。員工需坐下操作的，必需正確戴手腕帶，如圖：1，而且每天必需經(jīng)過測試并做記錄，如圖：2。佩帶手腕帶時(shí)需求調(diào)整皮帶，步驟是翻開夾子并松開-將手環(huán)套上手腕-收緊帶子-扣上夾子。手環(huán)帶上的金屬端必需緊貼皮膚。3設(shè)備靜電的消除設(shè)備靜電